JP2016148661A - Optical fiber characteristic measuring device and optical fiber characteristic measurement method - Google Patents

Optical fiber characteristic measuring device and optical fiber characteristic measurement method Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To quickly measure characteristic distribution of an optical fiber to be measured simply by applying light from one end of the optical fiber to be measured, and to generate a Brillouin frequency shift or a BDG shift having an improved S/N ratio by removing noise.SOLUTION: With a lock-in frequency fof a modulation period 1/fof period modulation reference light as a reference, a lock-in detector 26 extracts only DC or a low-frequency component from which noise is removed from the output of a frequency analyzer 20 to detect a Brillouin frequency shift at a certain position from the DC or the low-frequency component. Thus, a need for a function of repeating complex spectrum arithmetic processing for removing noise is eliminated from among functions that an electric spectrum analyzer has, thus quickly measuring the characteristic distribution of an optical fiber FUT to be measured by that amount. The Brillouin frequency shift capable of quickly measuring the characteristic distribution of the optical fiber FUT to be measured and improving the S/N ratio by removing noise can be obtained.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、光ファイバ特性測定装置及び光ファイバ特性測定方法に関し、特に被測定対象としての光ファイバ内に生じるブリルアン散乱が示す歪みおよび温度依存性を利用して、光ファイバに加わる歪みや温度などの分布状況をセンシングする光ファイバ特性測定装置及び光ファイバ特性測定方法に関する。   The present invention relates to an optical fiber characteristic measuring apparatus and an optical fiber characteristic measuring method, and in particular, distortion and temperature applied to an optical fiber by utilizing distortion and temperature dependence exhibited by Brillouin scattering generated in an optical fiber as a measurement target. The present invention relates to an optical fiber characteristic measuring apparatus and an optical fiber characteristic measuring method for sensing the distribution state of the optical fiber.

光ファイバ中で生じるブリルアン散乱は、光ファイバに加わる歪みや温度によって変化する。こうした現象を利用して、光ファイバの長さ方向に沿う歪みや温度を分布的に測定する技術が構築されてきた。この測定技術は、ブリルアン散乱光の周波数変化を測定することで、例えば歪みの大きさを測定できると共に、ブリルアン散乱光が戻ってくるまでの時間を測定することで、光ファイバの歪み箇所を特定することが可能なため、橋梁・橋脚，ビル，ダムなどの構造物や、航空機の翼・燃料タンクなどの材料に光ファイバを張り巡らせることで、これらの構造物や材料に加わる歪みの分布を知ることができる。そして、こうした光ファイバ神経網によって、構造物や材料の劣化や経年変化が分かることから、防災や事故防止に役立つ技術として注目されている。   Brillouin scattering that occurs in an optical fiber varies with strain and temperature applied to the optical fiber. Utilizing such a phenomenon, a technique has been established for measuring strain and temperature along the length direction of an optical fiber in a distributed manner. This measurement technology can measure the magnitude of distortion, for example, by measuring the frequency change of Brillouin scattered light, and by measuring the time it takes for the Brillouin scattered light to return, it identifies the strain location of the optical fiber. Therefore, it is possible to distribute the strain distribution on these structures and materials by laying optical fibers around structures such as bridges, piers, buildings, and dams, and aircraft wings and fuel tanks. I can know. And since such optical fiber neural network understands deterioration and secular change of structures and materials, it is attracting attention as a technology useful for disaster prevention and accident prevention.

ここで、ブリルアン散乱の原理について説明すると、一般的な光ファイバに光を入射した場合、光ファイバ材料の硝子分子が熱振動することにより発生する超音波のうち、波長が入射光波長の半分となる超音波がブリルアン散乱を発生させる。すなわち、この超音波がもたらす硝子の周期的な屈折率の変化は、入射光に対してブラッグ回折格子として作用し、光を後方に反射する。これがブリルアン散乱現象である。反射光は超音波の速度に依存してドップラーシフトを受けるが、この周波数シフト量は光ファイバに加わる伸縮歪みで変化するので、当該シフト量を測定すれば、歪みを検知することができる。   Here, the principle of Brillouin scattering will be described. When light is incident on a general optical fiber, the wavelength of the ultrasonic wave generated by the thermal oscillation of the glass molecules of the optical fiber material is half the incident light wavelength. The resulting ultrasonic wave generates Brillouin scattering. That is, the periodic change in the refractive index of the glass caused by this ultrasonic wave acts as a Bragg diffraction grating on the incident light, and reflects the light backward. This is the Brillouin scattering phenomenon. The reflected light undergoes a Doppler shift depending on the speed of the ultrasonic wave, but this frequency shift amount changes due to the stretching strain applied to the optical fiber, so that the strain can be detected by measuring the shift amount.

このような光ファイバの長さ方向に沿うブリルアン散乱の分布測定技術の代表的なものとしては、特許文献１などにも記述されているように、被測定光ファイバの片端から光を入射するだけで、被測定光ファイバの診断を可能にする「光ファイバブリルアン散乱光相関領域リフレクトメトリ法（Brillouin Optical Correlation Domain Reflectometry：以下、BOCDR法という）」が知られている。   As a typical technique for measuring the distribution of Brillouin scattering along the length direction of such an optical fiber, as described in Patent Document 1 or the like, light is only incident from one end of the optical fiber to be measured. Therefore, “Brillouin Optical Correlation Domain Reflectometry (hereinafter referred to as BOCDR method)” that enables diagnosis of an optical fiber to be measured is known.

実際上、特許文献１に開示されているBOCDR法では、ポンプ光生成手段によって光ファイバの片端からのみポンプ光を入射し、光ファイバ内の全ての位置で発生するブリルアン散乱（基本的には自然ブリルアン散乱）を、ストークス光として光ヘテロダイン受信器で受光する。ここで、ストークス光と参照光を干渉させると、両光の周波数差に相当するビート周波数としてブリルアン周波数シフトが分かる。このブリルアン周波数シフトがどの程度変化しているのかを、電気スペクトラムアナライザ（ESA：electrical spectrum analyzer）で観測することにより、被測定光ファイバ中の歪みや温度の変化を測定し得るようになされている。   In practice, in the BOCDR method disclosed in Patent Document 1, pump light is incident only from one end of the optical fiber by the pump light generating means, and Brillouin scattering (basically natural light is generated at all positions in the optical fiber). (Brillouin scattering) is received as Stokes light by an optical heterodyne receiver. Here, when Stokes light and reference light are caused to interfere, a Brillouin frequency shift is known as a beat frequency corresponding to the frequency difference between the two lights. By observing how much this Brillouin frequency shift changes with an electrical spectrum analyzer (ESA), it is possible to measure strain and temperature changes in the optical fiber under measurement. .

特許第５１０５３０２号公報Japanese Patent No. 5105302

このように従来のBOCDR法では、電気スペクトラムアナライザによって、ストークス光と参照光の周波数差に相当するビート周波数からブリルアン周波数シフトがどの程度変化しているかを観測できるが、その際、電気スペクトラムアナライザでは、スペクトラム形状測定やスペクトラム解析を行うために周波数混合や演算処理（例えば、高速フーリエ変換演算処理）を繰り返し行うことにより、雑音を除去してSN比が向上したブリルアン周波数シフトを生成している。   In this way, in the conventional BOCDR method, the electrical spectrum analyzer can observe how much the Brillouin frequency shift changes from the beat frequency corresponding to the frequency difference between the Stokes light and the reference light. In order to perform spectrum shape measurement and spectrum analysis, frequency mixing and arithmetic processing (for example, fast Fourier transform arithmetic processing) are repeatedly performed, thereby generating a Brillouin frequency shift with improved SN ratio by removing noise.

そのため、電気スペクトラムアナライザを用いた従来のBOCDR法では、雑音を除去してSN比が向上したブリルアン周波数シフトが得られるものの、スペクトラム形状測定が繰り返し行われることから、その分、ブリルアン周波数シフトの生成に時間を要してしまい、その結果、被測定光ファイバの特性分析に時間を要するという問題があった。特に、被測定光ファイバで発生した歪みが時間的に変化している動的な歪みである場合には、被測定光ファイバの特性分布について短時間に測定できることが望まれる。   For this reason, the conventional BOCDR method using an electrical spectrum analyzer can remove the noise and obtain a Brillouin frequency shift with an improved signal-to-noise ratio, but the spectrum shape measurement is repeated, so that a Brillouin frequency shift is generated accordingly. As a result, there is a problem that it takes time to analyze the characteristics of the optical fiber to be measured. In particular, when the strain generated in the optical fiber to be measured is a dynamic strain that changes with time, it is desired that the characteristic distribution of the optical fiber to be measured can be measured in a short time.

なお、ブリルアン散乱に関連した現象であって、後述するブリルアンダイナミックグレーティングを利用したBOCDR法でも、上述と同様に、電気スペクトラムアナライザにより、雑音を除去してSN比が向上したブリルアンダイナミックグレーディングシフトが得られるものの、スペクトラム形状測定が繰り返し行われることから、その分、ブリルアンダイナミックグレーディングシフトの生成に時間を要してしまい、その結果、被測定光ファイバの特性分析に時間を要するという問題があった。   Note that the BOCDR method using Brillouin dynamic grating, which will be described later, is a phenomenon related to Brillouin scattering. However, since spectrum shape measurement is repeatedly performed, it takes time to generate the Brillouin dynamic grading shift, and as a result, there is a problem that it takes time to analyze the characteristics of the optical fiber to be measured.

そこで、本発明は上記問題点に鑑み、被測定光ファイバの片端から光を入射するだけで、当該被測定光ファイバの特性分布を短時間に測定でき、なおかつ雑音を除去してSN比が向上したブリルアン周波数シフト又はブリルアンダイナミックグレーティングシフトを生成し得る光ファイバ特性測定装置及び光ファイバ特性測定方法を提供することを目的とする。   Therefore, in view of the above problems, the present invention can measure the characteristic distribution of the optical fiber to be measured in a short time just by entering light from one end of the optical fiber to be measured, and further improve the SN ratio by removing noise. An object of the present invention is to provide an optical fiber characteristic measuring apparatus and an optical fiber characteristic measuring method capable of generating a Brillouin frequency shift or a Brillouin dynamic grating shift.

上記目的を達成するために、請求項１における光ファイバ特性測定装置は、周波数変調された連続光を出力光として出力する光源部と、前記光源部からの前記出力光を、被測定光ファイバの片端からポンプ光として入射させるポンプ光生成手段と、前記光源部からの前記出力光を、参照光として生成する参照光生成手段と、前記参照光、前記ポンプ光、又は前記被測定光ファイバ内のブリルアン散乱により生じた反射光のいずれかに対して、所定の変調を施す期間と、前記変調を施さない期間とを変調周期1/fL（fLはロックイン周波数）で繰り返す周期的変調を与える光変調手段と、前記被測定光ファイバ内のブリルアン散乱により生じた反射光と、前記参照光とを干渉させ、前記出力光の前記周波数変調を利用して、前記被測定光ファイバ内のある位置で発生した散乱による反射光を干渉出力として選択的に抽出する検出手段と、前記検出手段からの干渉出力の周波数特性を解析する周波数解析手段と、前記ロックイン周波数fLを基準に前記周波数解析手段からの出力から、直流ないし低周波数成分を抽出し、前記直流ないし低周波数成分から、前記位置でのブリルアン周波数シフトを検出し、前記被測定光ファイバの特性を測定するロックイン検出手段とを備えたことを特徴とする。 In order to achieve the above object, an optical fiber characteristic measuring apparatus according to claim 1 includes a light source unit that outputs frequency-modulated continuous light as output light, and outputs the output light from the light source unit to an optical fiber to be measured. Pump light generating means that is incident as pump light from one end, reference light generating means that generates the output light from the light source unit as reference light, the reference light, the pump light, or the optical fiber to be measured Periodic modulation that repeats a period during which predetermined modulation is performed and a period during which the modulation is not performed with respect to any reflected light generated by Brillouin scattering at a modulation period 1 / f L (f L is a lock-in frequency) An optical modulator to be measured; and the reflected light generated by Brillouin scattering in the optical fiber to be measured interferes with the reference light, and the frequency optical modulation of the output light is used to make the optical fiber to be measured. Detection means for selectively extracting the reflected light as an interference output by scattering generated at a certain position, a frequency analyzing means for analyzing the frequency characteristics of the interference output from said detecting means, based on the lock-in frequency f L Lock-in detection that extracts a direct current or low frequency component from the output from the frequency analyzing means, detects a Brillouin frequency shift at the position from the direct current or low frequency component, and measures the characteristics of the optical fiber to be measured Means.

また、請求項２における光ファイバ特性測定装置は、周波数変調された連続光を出力光として出力する光源部と、前記出力光から得られる第1偏波光を、偏波保持特性を有した被測定光ファイバの片端からポンプ光として入射させるポンプ光生成手段と、前記出力光から得られる第2偏波光を、前記被測定光ファイバの片端からリード光として入射させるリード光生成手段と、前記光源部からの前記出力光を、参照光として生成する参照光生成手段と、前記ポンプ光に対して、所定の変調を施す期間と、前記変調を施さない期間とを変調周期1/fL（fLはロックイン周波数）で繰り返す周期的変調を与える光変調手段と、前記ポンプ光により前記被測定光ファイバ内に形成されたブリルアンダイナミックグレーティングによって前記リード光が反射して得られる反射光と、前記参照光とを干渉させ、前記出力光の前記周波数変調を利用して、前記被測定光ファイバ内のある位置で発生した散乱による前記反射光を干渉出力として選択的に抽出する検出手段と、前記検出手段からの干渉出力の周波数特性を解析する周波数解析手段と、前記ロックイン周波数fLを基準に前記周波数解析手段からの出力から、直流ないし低周波数成分を抽出し、前記直流ないし低周波数成分から、前記位置でのブリルアンダイナミックグレーティングシフトを検出し、前記被測定光ファイバの特性を測定するロックイン検出手段とを備えたことを特徴とする。 According to another aspect of the present invention, there is provided an optical fiber characteristic measuring apparatus comprising: a light source unit that outputs frequency-modulated continuous light as output light; and a first polarization light obtained from the output light that has polarization maintaining characteristics. Pump light generating means for making it incident as pump light from one end of the optical fiber, lead light generating means for making second polarized light obtained from the output light incident as lead light from one end of the measured optical fiber, and the light source section A reference light generating means for generating the output light from the light source as a reference light, a period during which the pump light is subjected to a predetermined modulation, and a period during which the modulation is not performed. The modulation period 1 / f L (f L Is reflected by a light modulation means for applying periodic modulation at a lock-in frequency) and a Brillouin dynamic grating formed in the measured optical fiber by the pump light. The reflected light obtained in this way is interfered with the reference light, and the reflected light caused by scattering generated at a certain position in the measured optical fiber is selected as an interference output by using the frequency modulation of the output light. Detecting means for extracting automatically, frequency analyzing means for analyzing the frequency characteristics of the interference output from the detecting means, and output from the frequency analyzing means with reference to the lock-in frequency f L , DC or low frequency components And a lock-in detecting means for detecting a Brillouin dynamic grating shift at the position from the DC or low frequency component and measuring characteristics of the optical fiber to be measured.

また、請求項７における光ファイバ特性測定方法は、光源部から周波数変調された連続光を出力光として出力する第１のステップと、前記光源部からの前記出力光を、被測定光ファイバの片端からポンプ光として入射させる第２のステップと、前記光源部からの前記出力光を、参照光として生成する第３のステップと、前記参照光、前記ポンプ光、又は前記被測定光ファイバ内のブリルアン散乱により生じた反射光のいずれかに対して、所定の変調を施す期間と、前記変調を施さない期間とを変調周期1/fL（fLはロックイン周波数）で繰り返す周期的変調を与える第４のステップと、前記被測定光ファイバ内のブリルアン散乱により生じた反射光と、前記参照光とを干渉させ、前記出力光の周波数変調を利用して、前記被測定光ファイバ内のある位置で発生した散乱による反射光を干渉出力として選択的に抽出する第５のステップと、周波数解析手段によって、検出手段からの干渉出力の周波数特性を解析する第６のステップと、ロックイン検出手段によって、前記ロックイン周波数fLを基準に前記第６ステップで得た出力から、直流ないし低周波数成分を抽出し、前記直流ないし低周波数成分から、前記位置でのブリルアン散乱スペクトラムとして検出し、該ブリルアン散乱スペクトラムを基にブリルアン周波数シフトを求めて前記被測定光ファイバの特性を測定する第７ステップとを備えることを特徴とする。 According to a seventh aspect of the present invention, there is provided an optical fiber characteristic measuring method comprising: a first step of outputting a continuous light frequency-modulated from a light source unit as an output light; and the output light from the light source unit as one end of an optical fiber to be measured. A second step of making the light incident as pump light, a third step of generating the output light from the light source section as reference light, the Brillouin in the reference light, the pump light, or the optical fiber to be measured. Periodic modulation is applied to any of the reflected light generated by the scattering, repeating a predetermined modulation period and a period in which the modulation is not performed with a modulation period 1 / f L (f L is a lock-in frequency). A fourth step, the reflected light generated by Brillouin scattering in the optical fiber to be measured and the reference light are interfered with each other, and frequency modulation of the output light is used to A fifth step of selectively extracting reflected light caused by scattering generated at a position as an interference output, a sixth step of analyzing frequency characteristics of the interference output from the detection means by the frequency analysis means, and lock-in detection. Means for extracting a direct current or low frequency component from the output obtained in the sixth step with reference to the lock-in frequency f L, and detecting as a Brillouin scattering spectrum at the position from the direct current or low frequency component; And a seventh step of measuring a characteristic of the optical fiber to be measured by obtaining a Brillouin frequency shift based on the Brillouin scattering spectrum.

また、請求項８における光ファイバ特性測定方法は、光源部から周波数変調された連続光を出力光として出力する第１のステップと、前記出力光から得られる第1偏波光を、偏波保持特性を有した被測定光ファイバの片端からポンプ光として入射させる第２のステップと、前記出力光から得られる第2偏波光を、前記被測定光ファイバの片端からリード光として入射させるリード光入射ステップと、前記光源部からの前記出力光を、参照光として生成する第３のステップと、前記ポンプ光に対して、所定の変調を施す期間と、前記変調を施さない期間とを変調周期1/fL（fLはロックイン周波数）で繰り返す周期的変調を与える第４のステップと、前記ポンプ光により前記被測定光ファイバ内に形成されたブリルアンダイナミックグレーティングによって前記リード光が反射して得られる反射光と、前記参照光とを干渉させ、前記出力光の前記周波数変調を利用して、前記被測定光ファイバ内のある位置で発生した散乱による前記反射光を干渉出力として選択的に抽出する第５のステップと、周波数解析手段によって、前記検出手段からの干渉出力の周波数特性を解析する第６のステップと、ロックイン検出手段によって、前記ロックイン周波数fLを基準に前記周波数解析手段からの出力から、直流ないし低周波数成分を抽出し、前記直流ないし低周波数成分から、前記位置でのブリルアンダイナミックグレーティングシフトを検出し、前記被測定光ファイバの特性を測定する第７のステップとを備えたことを特徴とする。 According to another aspect of the optical fiber characteristic measuring method of the present invention, the first step of outputting the frequency-modulated continuous light from the light source unit as the output light, and the first polarization light obtained from the output light are converted into polarization maintaining characteristics. A second step of causing the measured optical fiber to be incident as pump light from one end of the measured optical fiber, and a read light incident step of causing the second polarized light obtained from the output light to be incident as lead light from the one end of the measured optical fiber. And a third step of generating the output light from the light source unit as reference light, a period during which the pump light is subjected to predetermined modulation, and a period during which the modulation is not performed. f L (f L is the lock-in frequency) the fourth step and, Brillouin dynamic grating by said pump light is formed on the measured optical the fiber to provide a periodic modulation of repeated Therefore, the reflected light obtained by reflecting the lead light interferes with the reference light, and the reflection due to the scattering generated at a certain position in the measured optical fiber by using the frequency modulation of the output light. A fifth step of selectively extracting light as an interference output; a sixth step of analyzing frequency characteristics of the interference output from the detection means by a frequency analysis means; and a lock-in frequency by a lock-in detection means. A direct current or low frequency component is extracted from the output from the frequency analysis means with reference to f L , a Brillouin dynamic grating shift at the position is detected from the direct current or low frequency component, and the characteristics of the measured optical fiber And a seventh step of measuring.

本発明の請求項１における光ファイバ特性測定装置、及び請求項７における光ファイバ特性測定方法によれば、変調周期1/fLのロックイン周波数fLを基準に、ロックイン検出手段によって、周波数解析手段からの出力から雑音を除去した直流ないし低周波数成分だけを抽出して、当該直流ないし低周波数成分を、ある位置でのブリルアン散乱スペクトラム（反射スペクトラム）として検出できる。これにより本発明では、周波数解析手段において、電気スペクトラムアナライザが備える機能のうち雑音を除去するためのスペクトラム形状測定ないし演算処理を繰り返し行う機能が必要なくなり、その分、被測定光ファイバの特性分布を短時間に測定できる。かくして、被測定光ファイバの片端から光を入射するだけで、当該被測定光ファイバの特性分布を短時間に測定でき、なおかつ雑音を除去してSN比が向上したブリルアン周波数シフトを生成し得る光ファイバ特性測定装置及び光ファイバ特性測定方法を実現できる。 Optical fiber characteristic measuring device according to a further aspect of the present invention, and according to the optical fiber characteristic measuring method in claim 7, based on the lock-in frequency f L of the modulation period 1 / f L, the lock-in detection means, the frequency By extracting only the direct current or low frequency component from which noise is removed from the output from the analyzing means, the direct current or low frequency component can be detected as a Brillouin scattering spectrum (reflection spectrum) at a certain position. As a result, in the present invention, the frequency analysis means does not need a function of repeatedly performing spectrum shape measurement or arithmetic processing for removing noise among the functions provided in the electric spectrum analyzer, and accordingly, the characteristic distribution of the optical fiber to be measured is reduced accordingly. It can be measured in a short time. Thus, light that can measure the characteristic distribution of the optical fiber to be measured in a short period of time just by entering light from one end of the optical fiber to be measured, and can generate a Brillouin frequency shift with improved S / N ratio by removing noise. A fiber characteristic measuring apparatus and an optical fiber characteristic measuring method can be realized.

本発明の請求項２における光ファイバ特性測定装置、及び請求項８における光ファイバ特性測定方法によれば、変調周期1/fLのロックイン周波数fLを基準に、ロックイン検出手段によって、周波数解析手段からの出力から雑音を除去した直流ないし低周波数成分だけを抽出して、当該直流ないし低周波数成分を、ある位置でのブリルアンダイナミックグレーティングスペクトラム（反射スペクトラム）として検出できる。これにより本発明では、周波数解析手段において、電気スペクトラムアナライザが備える機能のうち雑音を除去するためのスペクトラム形状測定ないし演算処理を繰り返し行う機能が必要なくなり、その分、被測定光ファイバの特性分布を短時間に測定できる。かくして、被測定光ファイバの片端から光を入射するだけで、当該被測定光ファイバの特性分布を短時間に測定でき、なおかつ雑音を除去してSN比が向上したブリルアンダイナミックグレーティングシフトを生成し得る光ファイバ特性測定装置及び光ファイバ特性測定方法を実現できる。 According to the optical fiber characteristic measuring apparatus of claim 2 and the optical fiber characteristic measuring method of claim 8 of the present invention, the lock-in detecting means uses the lock-in frequency f L on the basis of the lock-in frequency f L of the modulation period 1 / f L. Only the direct current or low frequency component from which noise is removed is extracted from the output from the analyzing means, and the direct current or low frequency component can be detected as a Brillouin dynamic grating spectrum (reflection spectrum) at a certain position. As a result, in the present invention, the frequency analysis means does not need a function of repeatedly performing spectrum shape measurement or arithmetic processing for removing noise among the functions provided in the electric spectrum analyzer, and accordingly, the characteristic distribution of the optical fiber to be measured is reduced accordingly. It can be measured in a short time. Thus, it is possible to generate a Brillouin dynamic grating shift in which the characteristic distribution of the optical fiber to be measured can be measured in a short period of time only by entering light from one end of the optical fiber to be measured, and noise is removed to improve the SN ratio. An optical fiber characteristic measuring device and an optical fiber characteristic measuring method can be realized.

SSB変調器を用いない本発明の光ファイバ特性測定装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the optical fiber characteristic measuring apparatus of this invention which does not use an SSB modulator. 図２Ａ及び図２Ｂは、参照光に対して周期的に強度変調を施したときのブリルアン散乱スペクトラムを示すグラフであり、図２Ｃ及び図２Ｄは、参照光に対して周期的に位相変調を施したときのブリルアン散乱スペクトラムを示すグラフである。2A and 2B are graphs showing the Brillouin scattering spectrum when the reference light is periodically intensity-modulated. FIGS. 2C and 2D are graphs in which the reference light is periodically phase-modulated. It is a graph which shows a Brillouin scattering spectrum when doing. 他の実験例にて用いた、位相周期変調器を設けた光ファイバ特性測定装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the optical fiber characteristic measuring apparatus which provided the phase period modulator used in the other experiment example. 図４Ａは、図３の光ファイバ特性測定装置を用いて、被測定光ファイバFUTに沿うブリルアン散乱スペクトラムの分布を調べたときの結果を示すグラフであり、図４Ｂは、光ファイバFUT中の25ｍの位置におけて加える歪み量を変化させたときのブリルアン散乱スペクトラムを示すグラフである。FIG. 4A is a graph showing the results when the distribution of the Brillouin scattering spectrum along the optical fiber FUT to be measured is examined using the optical fiber characteristic measuring apparatus of FIG. 3, and FIG. 4B is a graph showing the result of 25 m in the optical fiber FUT. It is a graph which shows a Brillouin scattering spectrum when changing the amount of distortion added in the position. SSB変調器を用いた本発明の光ファイバ特性測定装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the optical fiber characteristic measuring apparatus of this invention using an SSB modulator. SSB変調器を用いた他の実施形態による光ファイバ特性測定装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the optical fiber characteristic measuring apparatus by other embodiment using an SSB modulator. 図７Ａは、ポンプ光を遮断したときに得られるストークス光を基に求めたブリルアンゲインスペクトルと、ポンプ光をそのまま出射したときに得られるストークス光を基に求めたブリルアンゲインスペクトルと、ブリルアンダイナミックグレーティングにより増加したブリルアンゲインスペクトルとの波形を示し、図７Ｂは、バックグラウンドノイズを考慮したときの各ブリルアンゲインスペクトルの波形を示す。FIG. 7A shows a Brillouin gain spectrum obtained based on Stokes light obtained when the pump light is cut off, a Brillouin gain spectrum obtained based on Stokes light obtained when the pump light is emitted as it is, and a Brillouin dynamic grating. FIG. 7B shows the waveform of each Brillouin gain spectrum when background noise is taken into account. 図６で示した光ファイバ特性測定装置を用いて、3種類の偏波保持型被測定光ファイバにおけるブリルアンゲインスペクトルの分布を調べたときの結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result when the distribution of the Brillouin gain spectrum in three types of polarization-maintaining optical fibers to be measured is examined using the optical fiber characteristic measuring apparatus shown in FIG. 図６で示した光ファイバ特性測定装置を用いて、偏波保持型被測定光ファイバにおけるブリルアンダイナミックグレーティングスペクトルの分布を計測したときの結果を示すグラフである。It is a graph which shows a result when measuring the distribution of the Brillouin dynamic grating spectrum in the polarization maintaining type optical fiber to be measured using the optical fiber characteristic measuring apparatus shown in FIG. SSB変調器を用いない他の実施形態による光ファイバ特性測定装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the optical fiber characteristic measuring apparatus by other embodiment which does not use an SSB modulator.

以下、本発明における好ましい光ファイバ特性測定装置及び光ファイバ特性測定方法の実施形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。   Hereinafter, preferred embodiments of an optical fiber characteristic measuring apparatus and an optical fiber characteristic measuring method according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

（１）単一側波帯光変調器（SSBM：SSB変調器）を用いない光ファイバ特性測定装置
図１において、1は単一側波帯光変調器（SSBM：SSB変調器）を用いていない本発明による光ファイバ特性測定装置を示す。この図１では、強度周期変調器（IM）16が設けられた光ファイバ特性測定装置1と、別の実施の形態となる、位相周期変調器(PM)17が設けられた光ファイバ特性測定装置1との２つの実施の形態を1つの図面に示したものである。ここでは、先ず始めに強度周期変調器16が設けられた光ファイバ特性測定装置1について説明した後、別の実施の形態である、位相周期変調器17が設けられた光ファイバ特性測定装置1について順に説明する。 (1) Optical fiber characteristic measuring device that does not use a single sideband optical modulator (SSBM: SSB modulator) In FIG. 1, 1 uses a single sideband optical modulator (SSBM: SSB modulator). 1 shows an optical fiber property measuring apparatus according to the present invention. In FIG. 1, an optical fiber characteristic measuring apparatus 1 provided with an intensity periodic modulator (IM) 16 and an optical fiber characteristic measuring apparatus provided with a phase periodic modulator (PM) 17 according to another embodiment. Two embodiments with 1 are shown in one drawing. Here, after first describing the optical fiber characteristic measuring device 1 provided with the intensity periodic modulator 16, the optical fiber characteristic measuring device 1 provided with the phase periodic modulator 17 according to another embodiment. These will be described in order.

（１−１）強度周期変調器が設けられた光ファイバ特性測定装置
（１−１−１）光ファイバ特性測定装置の構成
強度周期変調器16が設けられた光ファイバ特性測定装置1には、信号発生器3aと半導体レーザ3とにより構成された光源2が設けられている。半導体レーザ3は、例えば小型でスペクトル幅の狭いレーザ光を出射する分布帰還型レーザダイオード（DFB LD）が用いられる。信号発生器3aは、ＤＣ（直流）電流にＡＣ（交流）電流を重畳させた所望の変調信号を、半導体レーザ3に注入電流として出力し得る。これにより信号発生器3aは、半導体レーザ3から出射される中心周波数がfoのレーザ連続光を、例えば周波数fmの正弦波状に繰り返して周波数変調（位相変調を含む）し得る。因みに、光ファイバ特性測定装置1には、半導体レーザ3からのレーザ光が通過するアイソレータ（図示せず）が設けられている。このアイソレータは、半導体レーザ3への不必要な戻り光により、当該半導体レーザ3の動作が不安定になるのを防止し得る。 (1-1) Optical fiber characteristic measuring device provided with intensity periodic modulator (1-1-1) Configuration of optical fiber characteristic measuring device Optical fiber characteristic measuring device 1 provided with intensity periodic modulator 16 includes: A light source 2 composed of a signal generator 3a and a semiconductor laser 3 is provided. As the semiconductor laser 3, for example, a distributed feedback laser diode (DFB LD) that emits a laser beam that is small and has a narrow spectrum width is used. The signal generator 3a can output a desired modulation signal in which an AC (alternating current) current is superimposed on a DC (direct current) current to the semiconductor laser 3 as an injection current. As a result, the signal generator 3a can perform frequency modulation (including phase modulation) on the laser continuous light emitted from the semiconductor laser 3 and having a center frequency of fo, for example, in a sine wave shape of the frequency fm. Incidentally, the optical fiber characteristic measuring apparatus 1 is provided with an isolator (not shown) through which the laser light from the semiconductor laser 3 passes. This isolator can prevent the operation of the semiconductor laser 3 from becoming unstable due to unnecessary return light to the semiconductor laser 3.

4は、半導体レーザ3からアイソレータを通過したレーザ光を、適当な強度比に二分する第1の光分岐器である。第1の光分岐器4で分岐された一方のレーザ光は、エルビウム添加光ファイバ増幅器（以下、EDFAという）などでなる光増幅器5により増幅された後、別の第2の光分岐器7を介して、所定の長さの光ファイバからなる光遅延器8を通過して被測定光ファイバFUTの一端からポンプ光として入射される。一方、第1の光分岐器4で分岐された他方のレーザ光は、所定の長さの光ファイバからなる他の光遅延器14と、エリアER1に設けた強度周期変調器16とを順次介して、光ヘテロダイン検波の参照光として後述する光カプラ13から光ヘテロダイン受信器（Balanced PD）19へと出射される。なお、光遅延器8,14はポンプ光と参照光との間に所定の遅延時間を設定するためのもので、光ファイバ長を変えることで、遅延時間を適宜調整できる。   Reference numeral 4 denotes a first optical branching device that bisects laser light that has passed through the isolator from the semiconductor laser 3 into an appropriate intensity ratio. One of the laser beams branched by the first optical branching unit 4 is amplified by an optical amplifier 5 such as an erbium-doped optical fiber amplifier (hereinafter referred to as EDFA) and then another second optical branching unit 7 Then, the light passes through an optical delay device 8 made of an optical fiber having a predetermined length, and is incident as pump light from one end of the measured optical fiber FUT. On the other hand, the other laser beam branched by the first optical branching device 4 sequentially passes through another optical delay device 14 made of an optical fiber having a predetermined length and an intensity periodic modulator 16 provided in the area ER1. Thus, it is emitted from an optical coupler 13 (to be described later) to an optical heterodyne receiver (Balanced PD) 19 as reference light for optical heterodyne detection. The optical delay devices 8 and 14 are for setting a predetermined delay time between the pump light and the reference light, and the delay time can be adjusted as appropriate by changing the optical fiber length.

前記被測定光ファイバFUTの一端からポンプ光を入射すると、光ファイバ材料の硝子分子が熱振動することにより発生している超音波のうち、波長が入射光（ポンプ光）波長の半分となる超音波により、後方にブリルアン散乱を発生させる。すなわち、この超音波がもたらす硝子の周期的な屈折率の変化は、入射光に対してブラッグ回折格子として作用し、光を後方に反射する。この現象がいわゆる自然ブリルアン散乱であり、図１に示す光ファイバ特性測定装置1では、被測定光ファイバFUT内のブリルアン散乱（基本的には自然ブリルアン散乱）により生じた反射光が、ストークス光として被測定光ファイバFUTの一端から出射される。このストークス光は、第2の光分岐器（サーキュレータ）7と可変帯域光フィルタ（TBF：Optical Band-Pass Filter）11と光カプラ13とを介して、光ヘテロダイン受信器19に出射される。   When pump light is incident from one end of the optical fiber FUT to be measured, among the ultrasonic waves generated by thermal vibration of the glass molecules of the optical fiber material, the wavelength is half that of the incident light (pump light) wavelength. Brillouin scattering is generated backward by sound waves. That is, the periodic change in the refractive index of the glass caused by this ultrasonic wave acts as a Bragg diffraction grating on the incident light, and reflects the light backward. This phenomenon is so-called natural Brillouin scattering. In the optical fiber characteristic measuring apparatus 1 shown in FIG. 1, reflected light generated by Brillouin scattering (basically natural Brillouin scattering) in the optical fiber FUT to be measured is used as Stokes light. The light is emitted from one end of the measured optical fiber FUT. The Stokes light is emitted to the optical heterodyne receiver 19 through the second optical branching device (circulator) 7, the variable band optical filter (TBF) 11, and the optical coupler 13.

前記ブリルアン散乱においては、音響フォノンが時間とともに指数関数的に減衰することから、ブリルアンゲインスペクトル（BGS）として知られているブリルアン散乱による光スペクトルが、ローレンツ型関数の形状を呈する。また、超音波の速度に依存して、反射光であるストークス光はドップラーシフトを受けるので、前記スペクトルにおいて取得されるストークス光のピークパワーの周波数（中心周波数）は、入射光であるポンプ光の中心周波数foに対して11ＧＨｚ程度ダウンシフトする。この周波数シフトの量は、ブリルアン周波数シフトfBと呼ばれるもので、被測定光ファイバFUTに加わる伸縮歪みや温度によって変動する。したがって、光ヘテロダイン受信器19が受信するストークス光の中心周波数は、ポンプ光ひいては半導体レーザ3からのレーザ光の中心周波数foよりも、ブリルアン周波数シフトfB分下がることになる（fo−fB）。 In the Brillouin scattering, since the acoustic phonon decays exponentially with time, the optical spectrum by Brillouin scattering known as Brillouin gain spectrum (BGS) exhibits the shape of a Lorentz function. Further, since the Stokes light that is reflected light undergoes Doppler shift depending on the velocity of the ultrasonic wave, the peak power frequency (center frequency) of the Stokes light acquired in the spectrum is the pump light that is incident light. Downshift about 11 GHz with respect to the center frequency fo. The amount of this frequency shift is called the Brillouin frequency shift f B and varies depending on the stretching strain and temperature applied to the optical fiber FUT to be measured. Therefore, the center frequency of the Stokes light received by the optical heterodyne receiver 19 is lower by the Brillouin frequency shift f B than the center frequency fo of the pump light and thus the laser light from the semiconductor laser 3 (fo−f B ). .

ここで、本発明の光ファイバ特性測定装置1では、第1の光分岐器4と光カプラ13との間に強度周期変調器16が設けられており、当該強度周期変調器16によって、参照光に対して、強度変調（変化）を施す期間と、参照光に対して強度変調（変化）を施さない期間とを所定の変調周期1/fL（fLは、ロックイン周波数）で繰り返す周期的強度変調を与え、周期変調参照光を生成し得る。実際上、この実施の形態の場合、強度周期変調器16は、参照光に対して強度変調（変化）を施さないでそのまま参照光を出射する期間（1/2・（変調周期1/fL））と、参照光を遮断または低減させる期間（1/2・（変調周期1/fL））とを、変調周期1/fLで繰り返す周期変調参照光を生成し、この周期変調参照光を光カプラ13を介して光ヘテロダイン受信器19に出射し得る。 Here, in the optical fiber characteristic measuring apparatus 1 of the present invention, the intensity periodic modulator 16 is provided between the first optical branching device 4 and the optical coupler 13, and the reference signal light is transmitted by the intensity periodic modulator 16. In contrast, the period in which the intensity modulation (change) is performed and the period in which the intensity modulation (change) is not performed on the reference light are repeated at a predetermined modulation period 1 / f L (f L is a lock-in frequency). Intensity modulation may be applied to generate a periodically modulated reference beam. In practice, in the case of this embodiment, the intensity periodic modulator 16 emits the reference light as it is without subjecting the reference light to intensity modulation (change) (1/2 · (modulation period 1 / f L )) And a period (1/2 · (modulation period 1 / f L )) in which the reference light is cut off or reduced is generated with a modulation period 1 / f L , and this periodic modulation reference light is generated. Can be output to the optical heterodyne receiver 19 via the optical coupler 13.

周期変調参照光とストークス光をそれぞれ受ける光ヘテロダイン受信器19は、図示しない2個のバランスフォトダイオード（ＰＤ：以下、バランスＰＤという）と検波部とからなる光ヘテロダイン方式の検出（検波）手段で構成される。ここでの周期変調参照光は、光ヘテロダイン受信器19に対する光学的な局部発振器からの発振信号と見なすことができ、光ヘテロダイン受信器19は、ストークス光と、このストークス光と周波数の異なる周期変調参照光とを重ね合わせ、両光の周波数差に等しい電気的なビート信号を生成する。とりわけ、周期変調参照光とストークス光との間では、ブリルアン周波数シフトfBに相当する周波数差が有る。 The optical heterodyne receiver 19 that receives each of the periodically modulated reference light and the Stokes light is an optical heterodyne type detection (detection) means comprising two balanced photodiodes (PD: hereinafter referred to as balance PD) and a detector (not shown). Composed. Here, the periodically modulated reference light can be regarded as an oscillation signal from an optical local oscillator for the optical heterodyne receiver 19. The optical heterodyne receiver 19 is a Stokes light, and the periodic modulation having a frequency different from that of the Stokes light. The reference light is superimposed and an electrical beat signal equal to the frequency difference between the two lights is generated. In particular, there is a frequency difference corresponding to the Brillouin frequency shift f B between the periodically modulated reference light and the Stokes light.

20は、光ヘテロダイン受信器19から出力する電気的なビート信号を周波数特性として観測する周波数解析器である。前述したように、被測定光ファイバFUTに伸縮歪みや温度変化が生じると、こうした歪みや温度変化に比例して、ブリルアン周波数シフトfBが変動する。周波数解析器20は、こうしたブリルアン周波数シフトfBの変動を、光ヘテロダイン受信器19からのビート信号のピーク周波数変動として測定するものである。 Reference numeral 20 denotes a frequency analyzer that observes an electrical beat signal output from the optical heterodyne receiver 19 as frequency characteristics. As described above, when a stretching strain or a temperature change occurs in the optical fiber FUT to be measured, the Brillouin frequency shift f B varies in proportion to the strain or the temperature change. The frequency analyzer 20 measures such fluctuations in the Brillouin frequency shift f B as fluctuations in the peak frequency of the beat signal from the optical heterodyne receiver 19.

ここで、特許文献1に示す従来の光ファイバ特性測定装置で用いていた電気スペクトラムアナライザでは、光ヘテロダイン受信器からのビート信号をピーク周波数変動として測定する際、スペクトラム形状測定やスペクトラム解析を行うために周波数混合や演算処理（例えば、高速フーリエ変換演算処理）を繰り返し行うことにより、雑音を除去してSN比が向上したピーク周波数を、電気的なビート信号から生成していた。そのため、雑音を除去してSN比が向上したピーク周波数が生成されるまでの時間として、電気スペクトラムアナライザによるスペクトラム形状の測定能力や演算処理能力に依存した時間を要していた。   Here, in the electrical spectrum analyzer used in the conventional optical fiber characteristic measuring device shown in Patent Document 1, when measuring the beat signal from the optical heterodyne receiver as the peak frequency fluctuation, in order to perform spectrum shape measurement and spectrum analysis In addition, by repeatedly performing frequency mixing and arithmetic processing (for example, fast Fourier transform arithmetic processing), a peak frequency in which the noise ratio is improved and the SN ratio is improved is generated from the electrical beat signal. Therefore, the time required to generate a peak frequency with improved S / N ratio after removing noise requires time depending on the spectrum shape measurement ability and arithmetic processing ability of the electric spectrum analyzer.

一方、本発明の光ファイバ特性測定装置1における周波数解析器20は、掃引周波数発振器(Sweep Generator)23と、ミキサ22と、フィルタ（Filter）24等で構成されている。この周波数解析器20は、光ヘテロダイン受信器19から出力された電気的なビート信号に、掃引周波数発振器23からの掃引周波数信号（例えば9.5〜10.5GHzまでの掃引周波数帯域）をミキサ22でかけ合わせた後、フィルタ（例えば、バンドパスフィルタ（中心周波数1.0GHz））24と検波器とを通過させることにより、光ヘテロダイン受信器19からの電気的なビート信号の中から掃引周波数帯域に対応する周波数帯域でのブリルアン散乱スペクトラムが得られ、そのピークからブリルアン周波数シフトfBを得る。このように周波数解析器20は、光ヘテロダイン受信器19からのビート信号をピーク周波数変動（掃引周波数帯域でのブリルアン散乱スペクトラムのピークfBの変動）として測定している。なお、変調周期1/fLのロックイン周波数fLは、バンドパスフィルタであるフィルタ24の帯域以下に設定されている。 On the other hand, the frequency analyzer 20 in the optical fiber characteristic measuring apparatus 1 of the present invention includes a sweep frequency oscillator 23, a mixer 22, a filter 24, and the like. The frequency analyzer 20 multiplies the electrical beat signal output from the optical heterodyne receiver 19 with the sweep frequency signal from the sweep frequency oscillator 23 (for example, the sweep frequency band from 9.5 to 10.5 GHz) by the mixer 22. After that, the frequency band corresponding to the swept frequency band from the electrical beat signal from the optical heterodyne receiver 19 by passing the filter (for example, bandpass filter (center frequency 1.0 GHz)) 24 and the detector. And a Brillouin frequency shift f B is obtained from the peak. As described above, the frequency analyzer 20 measures the beat signal from the optical heterodyne receiver 19 as a peak frequency variation (a variation in the peak f B of the Brillouin scattering spectrum in the sweep frequency band). The lock-in frequency f L of the modulation period 1 / f L is set to be equal to or lower than the band of the filter 24 that is a band pass filter.

ここで、周波数解析器20では、電気スペクトラムアナライザとは異なり、雑音を除去するための複雑なスペクトラム演算処理等を行っておらず、単に光ヘテロダイン受信器19からのビート信号を、掃引周波数帯域を用いてピーク周波数変動として測定しているだけであることから、従来、電気スペクトラムアナライザで行われていたスペクトラム形状測定演算処理の処理時間を不要とし、その分、短時間で光ヘテロダイン受信器19からのビート信号をピーク周波数変動として測定し得る。なお、周波数解析器20では、光ヘテロダイン受信器19からのビート信号をピーク周波数変動として測定する際、雑音を除去するためのスペクトラム演算処理を行っていないことから、雑音が存在したSN比の低いピーク周波数変動として測定している。   Here, unlike the electric spectrum analyzer, the frequency analyzer 20 does not perform complicated spectrum calculation processing or the like for removing noise, and simply converts the beat signal from the optical heterodyne receiver 19 to the sweep frequency band. Because it is only used to measure peak frequency fluctuations, it eliminates the need for processing time for spectrum shape measurement and calculation processing conventionally performed by electrical spectrum analyzers. Can be measured as peak frequency fluctuations. In the frequency analyzer 20, when the beat signal from the optical heterodyne receiver 19 is measured as the peak frequency fluctuation, the spectrum calculation process for removing the noise is not performed, so that the SN ratio in which the noise exists is low. Measured as peak frequency fluctuation.

周波数解析器20の測定結果は、ロックイン検出器26を通ることにより、強度周期変調器16で参照光を強度変調したときのロックイン周波数fLで同期検波され、2次の高調波が除去されて直流ないし低周波数成分としてブリルアン周波数シフトfBを生成し得、これを最終的なデータとしてオシロスコープ等の観測データ処理手段32に出力され得る。実際上、この実施の形態の場合、ロックイン検出器26は、周波数解析器20からの測定結果がピーク周波数変動信号として2つのミキサ27a,27bにそれぞれ送出され得る。ロックイン検出器26は、一方のミキサ27aで例えばsin(2π・fL・t)（fLはロックイン周波数、tは時間）の参照周波数信号をピーク周波数変動信号にかけ合わし、2次の高調波と、直流ないし低周波数成分とが合わさった出力信号を得、ローパスフィルタ28aによって出力信号の2次の高調波を除去することにより、残った直流ないし低周波数成分を算出器30に送出する。また、ロックイン検出器26は、このとき他方のミキサ27bで例えばcos(2π・fL・t)の他の参照周波数信号をピーク周波数変動信号にかけ合わし、2次の高調波と、直流ないし低周波数成分とが合わさった出力信号を得、ローパスフィルタ28bによって出力信号の2次の高調波を除去することにより、残った直流ないし低周波数成分を算出器30に送出する。 The measurement result of the frequency analyzer 20 passes through the lock-in detector 26, and is synchronously detected at the lock-in frequency f L when the reference light is intensity-modulated by the intensity periodic modulator 16, and the second-order harmonics are removed. Then, the Brillouin frequency shift f B can be generated as a direct current or low frequency component, and this can be output as final data to the observation data processing means 32 such as an oscilloscope. In practice, in the case of this embodiment, the lock-in detector 26 can send the measurement results from the frequency analyzer 20 to the two mixers 27a and 27b as peak frequency fluctuation signals, respectively. The lock-in detector 26 multiplies the reference frequency signal of, for example, sin (2π · f L · t) (f L is the lock-in frequency, t is time) with the peak frequency fluctuation signal by one mixer 27a, and generates the second harmonic An output signal in which the wave and the direct current or low frequency component are combined is obtained, and the second harmonic of the output signal is removed by the low-pass filter 28a, so that the remaining direct current or low frequency component is sent to the calculator 30. At this time, the lock-in detector 26 multiplies another reference frequency signal, for example, cos (2π · f L · t) with the peak frequency fluctuation signal by the other mixer 27b, and the second harmonic and the direct current or low An output signal combined with the frequency component is obtained, and the remaining harmonics or low frequency components are sent to the calculator 30 by removing the second harmonic of the output signal by the low-pass filter 28b.

ロックイン検出器26は、一方のミキサ27aとローパスフィルタ28aとを介して得られた直流ないし低周波数成分Xと、他方のミキサ27aとローパスフィルタ28bとを介して得られた直流ないし低周波数成分Yとから、算出器30によって、算出式√(X2+Y2)により観測データRを算出し、これを雑音が抑制されたピーク周波数変動信号として観測データ処理手段32に出力し得る。このようにしてロックイン検出器26は、強度周期変調器16で参照光を周期的に強度変調したときのロックイン周波数fLで同期検波して、2次の高調波が除去された直流ないし低周波数成分を得ることで、雑音が抑制されSN比が向上したブリルアン周波数シフトfBを生成し得るようになされている。 The lock-in detector 26 has a direct current or low frequency component X obtained via one mixer 27a and a low pass filter 28a, and a direct current or low frequency component obtained via the other mixer 27a and a low pass filter 28b. From Y, the observation data R can be calculated by the calculator 30 by the calculation formula √ (X 2 + Y 2 ), and this can be output to the observation data processing means 32 as a peak frequency fluctuation signal with suppressed noise. In this way, the lock-in detector 26 performs synchronous detection at the lock-in frequency f L when the intensity periodic modulator 16 periodically intensity-modulates the reference light, and the direct current or the second harmonic is removed. By obtaining a low frequency component, it is possible to generate a Brillouin frequency shift f B in which noise is suppressed and the SN ratio is improved.

（１−１−２）作用及び効果
以上の構成において、「光ファイバブリルアン散乱光相関領域リフレクトメトリ法（Brillouin Optical Correlation Domain Reflectometry：以下、BOCDR法という）」を利用した光ファイバ特性測定装置1では、被測定光ファイバFUTの両側から光を入射するのではなく、被測定光ファイバFUTの片端から光を入射するだけで、被測定光ファイバFUTの診断を可能にする。これを実現するために、BOCDR法では、第1の光分岐器（ポンプ光生成手段）4によって生成したポンプ光を被測定光ファイバFUTの片端のみから入射し、被測定光ファイバFUT内の全ての位置で発生するブリルアン散乱（基本的には自然ブリルアン散乱）を、ストークス光として光ヘテロダイン受信器19で受光する。ここで、強度周期変調器16により生成した周期変調参照光と、ストークス光とを干渉させると、両光の周波数差に相当するビート周波数としてブリルアン周波数シフトfBが分かる。このブリルアン周波数シフトｆBがどの程度変化しているのかを、周波数解析器20で観測すれば、被測定光ファイバFUT中の歪みや温度の変化を測定できる。 (1-1-2) Operation and Effect In the above configuration, the optical fiber characteristic measuring apparatus 1 using the “Brillouin Optical Correlation Domain Reflectometry (hereinafter referred to as BOCDR method)” is used. Instead of entering light from both sides of the measured optical fiber FUT, it is possible to diagnose the measured optical fiber FUT only by entering light from one end of the measured optical fiber FUT. In order to realize this, in the BOCDR method, the pump light generated by the first optical splitter (pump light generating means) 4 is incident only from one end of the optical fiber FUT to be measured, Brillouin scattering (basically natural Brillouin scattering) generated at the position is received by the optical heterodyne receiver 19 as Stokes light. Here, when the periodic modulation reference light generated by the intensity periodic modulator 16 and the Stokes light are caused to interfere with each other, the Brillouin frequency shift f B is found as a beat frequency corresponding to the frequency difference between the two lights. If the frequency analyzer 20 observes how much the Brillouin frequency shift f B changes, the strain and temperature changes in the measured optical fiber FUT can be measured.

また、BOCDR法を用いた光ファイバ特性測定装置1では、光源2からの連続発振光の周波数を信号発生器3aで変調して、受光器である光ヘテロダイン受信器19内に設けた2つのバランスＰＤ（図示せず）上でのストークス光と周期変調参照光との干渉状態を制御することで、被測定光ファイバFUT内の全ての位置で発生したブリルアン散乱の中から、ある位置で発生した散乱のみを光ヘテロダイン受信器19で抽出する。つまり、半導体レーザ3からの出力光に信号発生器3aで周波数変調を施すことにより、前記ある位置を除く殆ど全ての位置から発生する自然ブリルアン散乱光と周期変調参照光との周波数差は変動するため、これを周波数解析器20で観測すると、その信号強度は周波数軸上で拡がったものとなる。   Further, in the optical fiber characteristic measuring apparatus 1 using the BOCDR method, the frequency of the continuous wave light from the light source 2 is modulated by the signal generator 3a, and the two balances provided in the optical heterodyne receiver 19 which is a light receiver By controlling the interference state between the Stokes light and the periodically modulated reference light on the PD (not shown), Brillouin scattering generated at all positions in the measured optical fiber FUT was generated at a certain position. Only scattered light is extracted by the optical heterodyne receiver 19. That is, when the output light from the semiconductor laser 3 is subjected to frequency modulation by the signal generator 3a, the frequency difference between the natural Brillouin scattered light generated from almost all positions except the certain position and the periodically modulated reference light varies. Therefore, when this is observed with the frequency analyzer 20, the signal intensity is expanded on the frequency axis.

一方、特別なある位置からの散乱光は、周期変調参照光と同期して周波数が変化しており、両光の周波数差が一定となり、これがブリルアン周波数シフトfBを与える。そのため、この特別な位置からの散乱光による信号強度は、周波数解析器20で雑音が含まれているもののピーク状に現われ、このピーク周波数を基に、被測定光ファイバFUT内のある位置での特性情報を得ることができる。 On the other hand, the scattered light from a particular position changes in frequency in synchronization with the periodically modulated reference light, and the frequency difference between the two lights becomes constant, which gives a Brillouin frequency shift f B. Therefore, the signal intensity due to the scattered light from this special position appears in a peak shape although noise is included in the frequency analyzer 20, and based on this peak frequency, at a certain position in the optical fiber FUT to be measured. Characteristic information can be obtained.

さらにBOCDR法を用いた光ファイバ特性測定装置1では、前記被測定光ファイバFUT内の特別なある位置が、信号発生器3aによる出力光の変調周波数により決められる。したがって、信号発生器3aでこの変調周波数を変化させることにより、被測定光ファイバFUT内の決められた位置のみではなく、被測定光ファイバFUT内に沿った様々な位置で発生したブリルアン散乱のピーク周波数を、観測データとして周波数解析器20から観測データ処理手段32に出力できる。なお、観測データ処理手段32では、信号発生器3aでどのような周波数で光源2からの出力光に対し周波数変調を施しているのかを把握させてもよく、この場合、取得した観測データが被測定光ファイバFUT内のどの位置に相当するものなのかを判断できる。そのため、被測定光ファイバFUT内のある範囲に渡る特性情報を、観測データ処理手段32により正確に処理解析できる。   Further, in the optical fiber characteristic measuring apparatus 1 using the BOCDR method, a specific position in the measured optical fiber FUT is determined by the modulation frequency of the output light from the signal generator 3a. Therefore, by changing this modulation frequency by the signal generator 3a, the peak of Brillouin scattering generated not only at a predetermined position in the measured optical fiber FUT but also at various positions along the measured optical fiber FUT. The frequency can be output from the frequency analyzer 20 to the observation data processing means 32 as observation data. Note that the observation data processing means 32 may be made to grasp at what frequency the output light from the light source 2 is subjected to frequency modulation by the signal generator 3a. It can be determined which position in the measurement optical fiber FUT corresponds to. Therefore, characteristic information over a certain range in the measured optical fiber FUT can be accurately processed and analyzed by the observation data processing means 32.

これに加えて、この際、光ファイバ特性測定装置1に設けた周波数解析器20では、雑音を除去せずに、ブリルアン周波数シフトfBの変動について、単に光ヘテロダイン受信器19からのビート信号を掃引周波数帯域でピーク周波数変動として測定するだけであるため、電気スペクトラムアナライザで行われているような雑音を除去するための複雑なスペクトラム演算処理を一切行っておらず、その分、短時間で光ヘテロダイン受信器19からのビート信号をピーク周波数変動として測定し得る。 In addition, at this time, the frequency analyzer 20 provided in the optical fiber characteristic measuring apparatus 1 does not remove the noise, but simply calculates the beat signal from the optical heterodyne receiver 19 for the fluctuation of the Brillouin frequency shift f B. Since it is only measured as peak frequency fluctuations in the sweep frequency band, it does not perform any complicated spectrum calculation processing to remove noise as is done with electrical spectrum analyzers, and light is reduced in that amount of time. The beat signal from the heterodyne receiver 19 can be measured as a peak frequency variation.

また、本発明の光ファイバ特性測定装置1では、周波数解析器20にて雑音を抑制し得ないものの、後段のロックイン検出器26によって、強度周期変調器16にて参照光を周期的に強度変調させたときのロックイン周波数fLで同期検波することで、2次の高調波が除去された直線ないし低周波数成分を得、雑音が抑制されたブリルアン周波数シフトfBを生成できる。 Further, in the optical fiber characteristic measuring apparatus 1 of the present invention, although the frequency analyzer 20 cannot suppress noise, the intensity periodic modulator 16 periodically intensifies the reference light by the lock-in detector 26 at the subsequent stage. By performing synchronous detection at the lock-in frequency f L at the time of modulation, a Brillouin frequency shift f B in which noise is suppressed can be generated by obtaining a straight line or low frequency component from which the second-order harmonics are removed.

以上の構成によれば、周期変調参照光の変調周期1/fLのロックイン周波数fLを基準に、ロックイン検出器26によって、周波数解析器20からの出力から雑音を除去した直流ないし低周波数成分だけを抽出して、当該直流ないし低周波数成分から、ある位置でのブリルアン周波数シフトfBを検出できる。これにより、光ファイバ特性測定装置1では、周波数解析器20において、電気スペクトラムアナライザが備える機能のうち雑音を除去するための複雑なスペクトラム演算処理を繰り返し行う機能が必要なくなり、その分、被測定光ファイバFUTの特性分布を短時間に測定できる。かくして、被測定光ファイバFUTの片端から光を入射するだけで、当該被測定光ファイバFUTの特性分布を短時間に測定でき、なおかつ雑音を除去してSN比が向上したブリルアン周波数シフトfBを生成し得る。 According to the above configuration, a DC or low level noise is removed from the output from the frequency analyzer 20 by the lock-in detector 26 based on the lock-in frequency f L of the modulation period 1 / f L of the periodic modulation reference light. By extracting only the frequency component, the Brillouin frequency shift f B at a certain position can be detected from the direct current or low frequency component. As a result, in the optical fiber characteristic measuring apparatus 1, the frequency analyzer 20 does not need the function of repeatedly performing complex spectrum calculation processing for removing noise among the functions of the electric spectrum analyzer, and accordingly, the measured light The characteristic distribution of the fiber FUT can be measured in a short time. In this way, the Brillouin frequency shift f B with which the characteristic distribution of the optical fiber FUT to be measured can be measured in a short time and the S / N ratio has been improved by removing light only by entering light from one end of the optical fiber FUT to be measured. Can be generated.

（１−１−３）実験例
次に、上記図１に示す光ファイバ特性測定装置1を用いた実験例と、その結果について説明する。この実験例では、光源2の半導体レーザ3として1550nmの分布帰還型レーザダイオード（DFB LD）を利用し、試験用の被測定光ファイバFUT内で相関ピークを発生させるために、信号発生器3aにより正弦波周波数変調を与えた。半導体レーザ3からの出力光の周波数変調周波数ｆmは、940〜960kHzに設定し、変調度〜4GHzに設定した。よって、特許文献１に示された数式１（特許文献１の明細書段落[0051]）から測定の空間分解能Δｚは約25cmと計算される。半導体レーザ3からの出力は、カプラである第１の光分岐器4によって2つの光ビームに分割され、一方の光ビームは、周期的に発生する相関ピークの次数を制御するために、光遅延器14としての1.5kmの遅延用ファイバを通過した後、強度周期変調器16に出力した。 (1-1-3) Experimental Example Next, an experimental example using the optical fiber characteristic measuring apparatus 1 shown in FIG. 1 and the result will be described. In this experimental example, a 1550 nm distributed feedback laser diode (DFB LD) is used as the semiconductor laser 3 of the light source 2, and a signal generator 3a is used to generate a correlation peak in the test optical fiber FUT. A sinusoidal frequency modulation was given. The frequency modulation frequency fm of the output light from the semiconductor laser 3 was set to 940 to 960 kHz, and the modulation degree was set to 4 GHz. Therefore, the spatial resolution Δz of the measurement is calculated as about 25 cm from Equation 1 shown in Patent Document 1 (paragraph [0051] of the specification of Patent Document 1). The output from the semiconductor laser 3 is divided into two light beams by a first optical branching device 4 that is a coupler, and one of the light beams is used to control the order of the correlation peak that occurs periodically. After passing through a 1.5 km delay fiber as the device 14, it was output to the intensity periodic modulator 16.

強度周期変調器16では、ロックイン周波数fLを232.7kHzとして、参照光の光強度をそのままとした期間（1/2・（変調周期1/fL））と、参照光を遮断または低減させた期間（1/2・（変調周期1/fL））とが変調周期1/fLで繰り返す周期的強度変調を参照光に与えて周期変調参照光を生成した。そして、これを光ヘテロダイン検出の参照光として直接用いた。また、他方の光ビームは、光増幅器5としてエルビウムドープ光ファイバ増幅器（EDFA）を用いて23dBmに増幅した後、ポンプ光として被測定光ファイバFUTに入射した。 In the intensity periodic modulator 16, the lock-in frequency f L is set to 232.7 kHz, and the reference light is cut off or reduced during the period (1/2 · (modulation period 1 / f L )) with the light intensity of the reference light as it is. Periodic modulation reference light was generated by applying to the reference light periodic intensity modulation that repeats the period (1/2 · (modulation period 1 / f L )) at the modulation period 1 / f L. This was directly used as reference light for optical heterodyne detection. The other light beam was amplified to 23 dBm using an erbium-doped optical fiber amplifier (EDFA) as the optical amplifier 5, and then entered the measured optical fiber FUT as pump light.

前記被測定光ファイバFUTからの後方散乱による弱いストークス光は、別の光増幅器10（エルビウムドープ光ファイバ増幅器（EDFA））を用いて再度増幅した後、被測定光ファイバFUT内における周波数fmで周波数変調されたレイリー散乱とフレネル反射を抑圧するために可変帯域光フィルタ（TBF：Optical Band-Pass Filter）11を通過させて、光カプラ13を介して光ヘテロダイン受信器19に出射した。   The weak Stokes light caused by backscattering from the optical fiber FUT to be measured is amplified again using another optical amplifier 10 (erbium-doped optical fiber amplifier (EDFA)), and then the frequency fm in the optical fiber FUT to be measured. In order to suppress the modulated Rayleigh scattering and Fresnel reflection, a variable band optical filter (TBF: Optical Band-Pass Filter) 11 is passed through and is output to the optical heterodyne receiver 19 via the optical coupler 13.

周期変調参照光とストークス光との光学的なビート信号を、光ヘテロダイン受信器19により検出し、電気信号に変換した。この電気信号は、電気プリアンプに相当する電気アンプによって40dB増幅し、その後、当該信号を周波数解析器20で観測した。また、周波数解析器20では、掃引周波数発振器23から10.4〜11.0GHzの掃引周波数帯域を、光ヘテロダイン受信器19からの電気的な出力信号（ビート信号）にかけ合わせて、バンドパスフィルタ24を通し、検波した。ロックイン検出器26では、強度周期変調器16で参照光を強度変調させたときのロックイン周波数fLで同期検波し、2次の高調波を除去した直流ないし低周波数成分を得て、ブリルアン散乱スペクトラムを取得し、そのピーク周波数としてブリルアン周波数シフトfBを求めた。 Optical beat signals of the periodically modulated reference light and Stokes light were detected by the optical heterodyne receiver 19 and converted into electrical signals. This electric signal was amplified by 40 dB by an electric amplifier corresponding to the electric preamplifier, and then the signal was observed by the frequency analyzer 20. The frequency analyzer 20 multiplies the sweep frequency band from 10.4 to 11.0 GHz from the sweep frequency oscillator 23 to the electrical output signal (beat signal) from the optical heterodyne receiver 19, and passes through the bandpass filter 24. Detected. The lock-in detector 26 performs synchronous detection at the lock-in frequency f L when the reference light is intensity-modulated by the intensity periodic modulator 16, and obtains a direct current or low-frequency component from which the second-order harmonics are removed, and produces a Brillouin signal. The scattering spectrum was acquired, and the Brillouin frequency shift f B was obtained as the peak frequency.

被測定光ファイバFUTは、100ｍの全長を有する一般的なファイバ（SMF：単一モード光ファイバ）の所定位置に、約7000με（7000×10-6）の歪みに相当するBFS（ブリルアン周波数シフト）の違いがある20cm,2mの分散シフトファイバ（Dispersion Shifted Fiber:DSF）を設けた。そして、この被測定ファイバFUTに沿うブリルアンゲインスペクトラム（BGS）の分布を計測し、さらに一般的なファイバであるSMFでの位置Aと、20cmの分散シフトファイバでの位置Bと、2mの分散シフトファイバでの位置Cとについてブリルアン周波数シフトfBを調べた。その結果、図２Ａ及び図２Ｂに示すような結果が得られた。 The measured optical fiber FUT has a BFS (Brillouin frequency shift) equivalent to a strain of about 7000με (7000 × 10 -6 ) at a predetermined position of a general fiber (SMF: single mode optical fiber) having a total length of 100 m. Dispersion Shifted Fiber (DSF) of 20cm, 2m with the difference is provided. Then, the Brillouin gain spectrum (BGS) distribution along this measured fiber FUT is measured, and the position A in SMF, a common fiber, the position B in a 20 cm dispersion-shifted fiber, and the dispersion shift of 2 m The Brillouin frequency shift f B was investigated for position C in the fiber. As a result, results as shown in FIGS. 2A and 2B were obtained.

図２Ａから、歪みが生じている位置B,Cでのブリルアン周波数シフトfBが、歪みが生じていない位置Aでのブリルアン周波数シフトfBよりも高くなっており、このシフト量から、被測定光ファイバFUTのどの領域でどの程度の歪みが生じているのかを測定できた。また、図２Ａに示すように、位置A,B,Cでの各ブリルアン散乱スペクトラムの幅が比較的狭く表れていることから、雑音が抑制されてピークの位置が認識し易くなっていることが確認できた。さらに、図２Ｂでは、位置A、位置B、および位置Cで得られたスペクトル形状を示しており、雑音が抑制され、ブリルアン周波数シフトfBのピークの位置が認識し易くなっていることが確認できた。 From FIG. 2A, the Brillouin frequency shift f B at the positions B and C where the distortion occurs is higher than the Brillouin frequency shift f B at the position A where the distortion does not occur. It was possible to measure how much distortion occurred in which region of the optical fiber FUT. In addition, as shown in FIG. 2A, since the width of each Brillouin scattering spectrum at positions A, B, and C appears relatively narrow, noise is suppressed and the peak position can be easily recognized. It could be confirmed. Further, FIG. 2B shows the spectrum shapes obtained at positions A, B, and C, confirming that noise is suppressed and the peak position of the Brillouin frequency shift f B is easily recognized. did it.

（１−２）位相周期変調器が設けられた光ファイバ特性測定装置
（１−２−１）光ファイバ特性測定装置の構成
次に、図１において、エリアER2に位相周期変調器17が設けられた光ファイバ特性測定装置1について説明する。この光ファイバ特性測定装置1は、上述した「（１−１）強度周期変調器が設けられた光ファイバ特性測定装置」にて説明したエリアER1の強度周期変調器16に替えて、エリアER2に位相周期変調器17を設けた点のみが相違している。なお、ここでは、説明の重複を避けるため、位相周期変調器17に着目して以下説明する。 (1-2) Optical Fiber Characteristic Measuring Device Provided with Phase Period Modulator (1-2-1) Configuration of Optical Fiber Characteristic Measuring Device Next, in FIG. 1, a phase period modulator 17 is provided in area ER2. The optical fiber characteristic measuring apparatus 1 will be described. This optical fiber characteristic measuring device 1 is replaced with an area ER2 instead of the intensity periodic modulator 16 in the area ER1 described in the above-mentioned "(1-1) Optical fiber characteristic measuring device provided with an intensity periodic modulator". The only difference is that the phase period modulator 17 is provided. Here, in order to avoid duplication of explanation, the following explanation will be given focusing on the phase period modulator 17.

図１に示すように、この光ファイバ特性測定装置1には、光遅延器14と光カプラ13との間に位相周期変調器17が設けられており、第1の光分岐器4から光遅延器14を介して位相周期変調器17に参照光が出射され得る。位相周期変調器17は、参照光に所定の位相変調を施す期間と、参照光に当該位相変調を施さない期間とを、変調周期1/fL（fLは、ロックイン周波数）で繰り返す周期的位相変調を参照光に与えて、周期変調参照光を生成し得る。 As shown in FIG. 1, the optical fiber characteristic measuring apparatus 1 is provided with a phase period modulator 17 between an optical delay device 14 and an optical coupler 13, and the optical delay from the first optical branching device 4. The reference light can be emitted to the phase period modulator 17 via the device 14. The phase period modulator 17 repeats a period in which predetermined phase modulation is performed on the reference light and a period in which the phase modulation is not performed on the reference light at a modulation period 1 / f L (f L is a lock-in frequency). Periodic phase modulation may be applied to the reference light to generate a periodically modulated reference light.

実際上、この実施の形態の場合、位相周期変調器17は、参照光に例えば9MHzの正弦波で位相変調を施して参照光の位相が変調された位相変調参照光を出射する期間（1/2・（変調周期1/fL））と、参照光に当該位相変調を施さずに第1の光分岐器4からの参照光をそのまま出射する期間（1/2・（変調周期1/fL））とを、変調周期1/fLで繰り返す周期的位相変調を参照光に与え、周期変調参照光を生成し、これを光カプラ13を介して光ヘテロダイン受信器19に出射する。 In practice, in the case of this embodiment, the phase period modulator 17 outputs a phase-modulated reference light in which the phase of the reference light is modulated by performing phase modulation on the reference light with a sine wave of 9 MHz, for example (1 / 2 (modulation period 1 / f L )) and a period (1/2 · (modulation period 1 / f) in which the reference light from the first optical splitter 4 is emitted as it is without performing phase modulation on the reference light. L )) is applied to the reference light by repeating the periodic phase modulation with the modulation period 1 / f L to generate the periodic modulated reference light, which is output to the optical heterodyne receiver 19 via the optical coupler 13.

これによりロックイン検出器26は、位相周期変調器17で参照光を周期的に位相変調させたときのロックイン周波数fLで同期検波することで、2次の高調波が除去されて直流ないし低周波数成分としてブリルアン散乱スペクトラムが形成され、そのピークとしてブリルアン周波数シフトfBを生成し得、これを最終的なデータとしてオシロスコープ等の観測データ処理手段32に出力し得る。この場合、上述した実施の形態と同様に、ロックイン検出器26は、周波数解析器20からのピーク周波数変動を与え得る出力がピーク周波数変動信号として2つのミキサ27a,27bにそれぞれ送出され得る。ロックイン検出器26は、一方のミキサ27aで例えばsin(2π・fL・t)（fLはロックイン周波数、tは時間）の参照周波数信号をピーク周波数変動信号にかけ合わし、2次の高調波と、直流ないし低周波数成分とが合わさった出力信号を得、ローパスフィルタ28aによって出力信号の2次の高調波を除去することにより、残った直流ないし低周波数成分を算出器30に送出する。また、ロックイン検出器26は、このとき他方のミキサ27bで例えばcos(2π・fL・t)の他の参照周波数信号をピーク周波数変動信号にかけ合わし、2次の高調波と、直流ないし低周波数成分とが合わさった出力信号を得、ローパスフィルタ28bによって出力信号の2次の高調波を除去することにより、残った直流ないし低周波数成分を算出器30に送出する。 As a result, the lock-in detector 26 performs synchronous detection at the lock-in frequency f L when the phase-cycle modulator 17 periodically phase-modulates the reference light, thereby removing the second-order harmonics so that the direct current or the A Brillouin scattering spectrum is formed as a low-frequency component, and a Brillouin frequency shift f B can be generated as a peak thereof, which can be output as final data to observation data processing means 32 such as an oscilloscope. In this case, as in the above-described embodiment, the lock-in detector 26 can output the output from the frequency analyzer 20 to the two mixers 27a and 27b as a peak frequency fluctuation signal. The lock-in detector 26 multiplies the reference frequency signal of, for example, sin (2π · f L · t) (f L is the lock-in frequency, t is time) with the peak frequency fluctuation signal by one mixer 27a, and generates the second harmonic An output signal in which the wave and the direct current or low frequency component are combined is obtained, and the second harmonic of the output signal is removed by the low-pass filter 28a, so that the remaining direct current or low frequency component is sent to the calculator 30. At this time, the lock-in detector 26 multiplies another reference frequency signal, for example, cos (2π · f L · t) with the peak frequency fluctuation signal by the other mixer 27b, and the second harmonic and the direct current or low An output signal combined with the frequency component is obtained, and the remaining harmonics or low frequency components are sent to the calculator 30 by removing the second harmonic of the output signal by the low-pass filter 28b.

ロックイン検出器26は、一方のミキサ27aとローパスフィルタ28aとを介して得られた直流ないし低周波数成分Xと、他方のミキサ27aとローパスフィルタ28bとを介して得られた直流ないし低周波数成分Yとから、算出器30によって、算出式√(X2+Y2)により観測データRをブリルアン散乱スペクトラムを形成するために得て、そのピークからブリルアン周波数シフトfBを生成し、これを観測データ処理手段32に出力し得る。このようにしてロックイン検出器26は、位相周期変調器17で参照光を周期的に位相変調させたときのロックイン周波数fLで同期検波し、2次の高調波が除去されて雑音が抑制された直流ないし低周波数成分を得て、ブリルアン散乱スペクトラムを取得し、そのピークからブリルアン周波数シフトfBを生成し得るようになされている。 The lock-in detector 26 has a direct current or low frequency component X obtained via one mixer 27a and a low pass filter 28a, and a direct current or low frequency component obtained via the other mixer 27a and a low pass filter 28b. From Y, the calculator 30 obtains the observed data R to form the Brillouin scattering spectrum by the calculation formula √ (X 2 + Y 2 ), generates the Brillouin frequency shift f B from the peak, and observes it The data can be output to the data processing means 32. In this way, the lock-in detector 26 performs synchronous detection at the lock-in frequency f L when the reference light is periodically phase-modulated by the phase period modulator 17, and the second-order harmonics are removed and noise is eliminated. A suppressed direct current or low frequency component is obtained, a Brillouin scattering spectrum is obtained, and a Brillouin frequency shift f B can be generated from the peak.

（１−２−２）作用及び効果
以上の構成において、位相周期変調器17を設け、BOCDR法を利用した光ファイバ特性測定装置1でも、「（１−１）強度周期変調器が設けられた光ファイバ特性測定装置」と同様の原理によって、位相周期変調器17により生成した周期変調参照光と、反射光であるストークス光とを干渉させると、両光の周波数差に相当するビート周波数としてブリルアン周波数シフトfBが分かる。かくして、このブリルアン周波数シフトｆBがどの程度変化しているのかを、周波数解析器20で観測すれば、被測定光ファイバFUT中の歪みや温度の変化を測定できる。 (1-2-2) Actions and Effects In the above configuration, the phase period modulator 17 is provided, and the optical fiber characteristic measuring apparatus 1 using the BOCDR method is also provided with “(1-1) intensity period modulator”. When the periodic modulated reference light generated by the phase periodic modulator 17 and the Stokes light, which is the reflected light, interfere with each other based on the same principle as that of the “optical fiber characteristic measuring device”, the beat frequency corresponding to the frequency difference between the two lights is Brillouin. The frequency shift f B is known. Thus, if the frequency analyzer 20 observes how much the Brillouin frequency shift f B changes, strain and temperature changes in the measured optical fiber FUT can be measured.

また、位相周期変調器17を設けた光ファイバ特性測定装置1でも、光源2からの連続発振光の周波数を信号発生器3aで変調して、受光器である光ヘテロダイン受信器19内に設けた2つのバランスＰＤ（図示せず）上でのストークス光と周期変調参照光との干渉状態を制御することで、被測定光ファイバFUT内の全ての位置で発生したブリルアン散乱の中から、ある位置で発生した散乱のみを光ヘテロダイン受信器19で抽出できる。つまり、半導体レーザ3からの出力光に信号発生器3aで周波数変調を施すことにより、前記ある位置を除く殆ど全ての位置から発生する自然ブリルアン散乱光と周期変調参照光との周波数差は変動するため、これを周波数解析器20で観測すると、その信号強度は周波数軸上で拡がったものとなる。   Further, even in the optical fiber characteristic measuring apparatus 1 provided with the phase period modulator 17, the frequency of the continuous wave light from the light source 2 is modulated by the signal generator 3a and provided in the optical heterodyne receiver 19 which is a light receiver. By controlling the interference state between the Stokes light and the periodically modulated reference light on the two balanced PDs (not shown), a certain position can be selected from the Brillouin scattering generated at all positions in the measured optical fiber FUT. Only the scattering generated by the optical heterodyne receiver 19 can be extracted. That is, when the output light from the semiconductor laser 3 is subjected to frequency modulation by the signal generator 3a, the frequency difference between the natural Brillouin scattered light generated from almost all positions except the certain position and the periodically modulated reference light varies. Therefore, when this is observed with the frequency analyzer 20, the signal intensity is expanded on the frequency axis.

一方、特別なある位置からの散乱光は、周期変調参照光と同期して周波数が変化しており、両光の周波数差が一定となり、これがブリルアン周波数シフトfBを与える。そのため、この特別な位置からの散乱光による信号強度は、周波数解析器20で雑音が含まれているもののピーク状に現われ、このピーク周波数を基に、被測定光ファイバFUT内のある位置での特性情報を得ることができる。 On the other hand, the scattered light from a particular position changes in frequency in synchronization with the periodically modulated reference light, and the frequency difference between the two lights becomes constant, which gives a Brillouin frequency shift f B. Therefore, the signal intensity due to the scattered light from this special position appears in a peak shape although noise is included in the frequency analyzer 20, and based on this peak frequency, at a certain position in the optical fiber FUT to be measured. Characteristic information can be obtained.

さらに、位相周期変調器17を設けた光ファイバ特性測定装置1でも、前記被測定光ファイバFUT内の特別なある位置が、信号発生器3aにより出力光を変調した変調周波数により決められることから、この変調周波数を信号発生器3aで変化させることにより、被測定光ファイバFUT内の決められた位置のみではなく、被測定光ファイバFUT内に沿った様々な位置で発生したブリルアン散乱のピーク周波数を、観測データとして周波数解析器20から観測データ処理手段32に出力できる。なお、観測データ処理手段32では、信号発生器3aでどのような周波数で光源2からの出力光に対し周波数変調を施しているのかを把握させてもよく、この場合、取得した観測データが被測定光ファイバFUT内のどの位置に相当するものなのかを判断できる。そのため、被測定光ファイバFUT内のある範囲に渡る特性情報を、観測データ処理手段32により正確に処理解析できる。   Furthermore, even in the optical fiber characteristic measuring apparatus 1 provided with the phase period modulator 17, a particular position in the measured optical fiber FUT is determined by the modulation frequency obtained by modulating the output light by the signal generator 3a. By changing the modulation frequency by the signal generator 3a, the peak frequency of Brillouin scattering generated not only at a predetermined position in the measured optical fiber FUT but also at various positions along the measured optical fiber FUT is obtained. The observation data can be output from the frequency analyzer 20 to the observation data processing means 32. Note that the observation data processing means 32 may be made to grasp at what frequency the output light from the light source 2 is subjected to frequency modulation by the signal generator 3a. It can be determined which position in the measurement optical fiber FUT corresponds to. Therefore, characteristic information over a certain range in the measured optical fiber FUT can be accurately processed and analyzed by the observation data processing means 32.

これに加えて、この際、光ファイバ特性測定装置1に設けた周波数解析器20では、雑音を除去せずに、ブリルアン周波数シフトfBの変動について、単に光ヘテロダイン受信器19からのビート信号を掃引周波数帯域でピーク周波数変動信号として測定するだけであるため、電気スペクトラムアナライザで行われているような雑音を除去するための複雑なスペクトラム演算処理を一切行っておらず、その分、短時間で光ヘテロダイン受信器19からのビート信号をピーク周波数変動信号として測定し得る。 In addition, at this time, the frequency analyzer 20 provided in the optical fiber characteristic measuring apparatus 1 does not remove the noise, but simply calculates the beat signal from the optical heterodyne receiver 19 for the fluctuation of the Brillouin frequency shift f B. Since it is only measured as a peak frequency fluctuation signal in the sweep frequency band, it does not perform any complicated spectrum calculation processing to remove noise as is done with an electric spectrum analyzer, and in that much less time The beat signal from the optical heterodyne receiver 19 can be measured as a peak frequency fluctuation signal.

また、位相周期変調器17を設けた光ファイバ特性測定装置1でも、ロックイン検出器26によって、位相周期変調器17により参照光を周期的に位相変調させたときのロックイン周波数fLで同期検波することにより、2次の高調波が除去されて雑音が抑制された直流ないし低周波数成分としてブリルアン周波数シフトfBを生成できる。 Further, even in the optical fiber characteristic measuring apparatus 1 provided with the phase period modulator 17, the lock-in detector 26 synchronizes with the lock-in frequency f L when the phase light is periodically phase-modulated by the phase period modulator 17. By detecting, the Brillouin frequency shift f B can be generated as a direct current or low frequency component in which the second harmonic is removed and noise is suppressed.

そして、このような位相周期変調器17を設けた光ファイバ特性測定装置1では、上述した強度周期変調器16を設けた光ファイバ特性測定装置1に比べて電気的な雑音のみならず、BOCDR法に特徴的な測定点である相関ピーク位置の前後に生じる背景光雑音スペクトラムもを除去し得るという長所を有しており、ブリルアン周波数シフトfBのピーク位置を、より明確に認識できることが、後述する実験例によって確認できている。 And, in the optical fiber characteristic measuring device 1 provided with such a phase periodic modulator 17, not only the electric noise but also the BOCDR method compared to the optical fiber characteristic measuring device 1 provided with the intensity periodic modulator 16 described above. The background light noise spectrum that occurs before and after the correlation peak position, which is a characteristic measurement point, can be removed, and the peak position of the Brillouin frequency shift f B can be recognized more clearly. This can be confirmed by an experimental example.

以上の構成によれば、周期変調参照光の変調周期1/fLのロックイン周波数fLを基準に、ロックイン検出器26によって、周波数解析器20からの出力から雑音を除去した直流ないし低周波数成分だけを抽出して、当該直流ないし低周波数成分から、ある位置でのブリルアン周波数シフトfBを検出できる。これにより、光ファイバ特性測定装置1では、周波数解析器20において、電気スペクトラムアナライザが備える機能のうち雑音を除去するための複雑なスペクトラム演算処理を繰り返し行う機能が必要なくなり、その分、被測定光ファイバFUTの特性分布を短時間に測定できる。さらに、位相周波数変調を施しつつ、ロックイン検波を行う本手法では、BOCDR法に特有の相関ピーク位置前後に生じる不要な背景光雑音スペクトラムも有効に除去できる。かくして、被測定光ファイバFUTの片端から光を入射するだけで、当該被測定光ファイバFUTの特性分布を短時間に測定でき、なおかつ電気的な雑音並びに背景光雑音を除去してSN比が一段と向上したブリルアン周波数シフトfBを生成し得る。 According to the above configuration, a DC or low level noise is removed from the output from the frequency analyzer 20 by the lock-in detector 26 based on the lock-in frequency f L of the modulation period 1 / f L of the periodic modulation reference light. By extracting only the frequency component, the Brillouin frequency shift f B at a certain position can be detected from the direct current or low frequency component. As a result, in the optical fiber characteristic measuring apparatus 1, the frequency analyzer 20 does not need the function of repeatedly performing complex spectrum calculation processing for removing noise among the functions of the electric spectrum analyzer, and accordingly, the measured light The characteristic distribution of the fiber FUT can be measured in a short time. Furthermore, the present method of performing lock-in detection while performing phase frequency modulation can also effectively remove unnecessary background light noise spectrum generated before and after the correlation peak position peculiar to the BOCDR method. In this way, the characteristic distribution of the optical fiber FUT to be measured can be measured in a short time just by entering light from one end of the optical fiber FUT to be measured, and the SN ratio is further improved by removing electrical noise and background light noise. An improved Brillouin frequency shift f B can be generated.

（１−２−３−１）実験例１
次に、上記図１に示す位相周期変調器17を有する光ファイバ特性測定装置1を用いた実験例と、その結果について説明する。この実験例では上述した「（１−１−３）実験例」とは、位相周期変調器17に関する実験条件が異なるのみで、その他の実験条件について全て同じとした。すなわち、光源2の半導体レーザ3として1550nmの分布帰還型レーザダイオード（DFB LD）を利用し、試験用の被測定光ファイバFUT内で相関ピークを発生させるために、信号発生器3aにより正弦波周波数変調を与えた。半導体レーザ3からの出力光の周波数変調周波数ｆmは、940〜960kHzに設定し、変調度〜4GHzに設定した。よって、特許文献１に示された数式１（特許文献１の明細書段落[0051]）から測定の空間分解能Δｚは約25cmと計算される。 (1-2-3-1) Experimental example 1
Next, an experimental example using the optical fiber characteristic measuring apparatus 1 having the phase period modulator 17 shown in FIG. 1 and the result will be described. This experimental example is different from the above-described “(1-1-3) experimental example” only in the experimental conditions regarding the phase period modulator 17, and the other experimental conditions are all the same. That is, a 1550 nm distributed feedback laser diode (DFB LD) is used as the semiconductor laser 3 of the light source 2, and a sine wave frequency is generated by the signal generator 3a in order to generate a correlation peak in the test optical fiber FUT. Modulation was given. The frequency modulation frequency fm of the output light from the semiconductor laser 3 was set to 940 to 960 kHz, and the modulation degree was set to 4 GHz. Therefore, the spatial resolution Δz of the measurement is calculated as about 25 cm from Equation 1 shown in Patent Document 1 (paragraph [0051] of the specification of Patent Document 1).

光遅延器14として1.5kmの遅延用ファイバを使用し、当該光遅延器14を通過した参照光を位相周期変調器17に出力した。位相周期変調器17では、ロックイン周波数fLを232.7kHzとして、第1の光分岐器4からの参照光と同じ位相の参照光を出射する期間（1/2・（変調周期1/fL））と、参照光の位相を9MHzに変調した位相変調参照光を出射する期間（1/2・（変調周期1/fL））とが変調周期1/fLで繰り返す周期的位相変調を参照光に与えて周期変調参照光を生成した。そして、これを光ヘテロダイン検出の参照光として直接用いた。また、他方の光ビームは、光増幅器5としてエルビウムドープ光ファイバ増幅器（EDFA）を用いて23dBmに増幅した後、ポンプ光として被測定光ファイバFUTに入射した。 A 1.5 km delay fiber was used as the optical delay device 14, and the reference light that passed through the optical delay device 14 was output to the phase period modulator 17. In the phase period modulator 17, the lock-in frequency f L is set to 232.7 kHz, and the reference light having the same phase as the reference light from the first optical splitter 4 is emitted (1/2 · (modulation period 1 / f L )) And the period (1/2 · (modulation period 1 / f L )) of the phase-modulated reference light with the reference light modulated to 9 MHz is repeated with the modulation period 1 / f L Periodic modulation reference light was generated by applying it to the reference light. This was directly used as reference light for optical heterodyne detection. The other light beam was amplified to 23 dBm using an erbium-doped optical fiber amplifier (EDFA) as the optical amplifier 5, and then entered the measured optical fiber FUT as pump light.

前記被測定光ファイバFUTからの後方散乱による弱いストークス光は、別の光増幅器10（エルビウムドープ光ファイバ増幅器（EDFA））を用いて再度増幅した後、被測定光ファイバFUT内における周波数fmで周波数変調されたレイリー散乱とフレネル反射を抑圧するために可変帯域光フィルタ（TBF：Optical Band-Pass Filter）11を通過させて、光カプラ13を介して光ヘテロダイン受信器19に出射した。   The weak Stokes light caused by backscattering from the optical fiber FUT to be measured is amplified again using another optical amplifier 10 (erbium-doped optical fiber amplifier (EDFA)), and then the frequency fm in the optical fiber FUT to be measured. In order to suppress the modulated Rayleigh scattering and Fresnel reflection, a variable band optical filter (TBF: Optical Band-Pass Filter) 11 is passed through and is output to the optical heterodyne receiver 19 via the optical coupler 13.

周期変調参照光とストークス光との光学的なビート信号を、光ヘテロダイン受信器19により検出し、電気信号に変換した。この電気信号は、電気プリアンプに相当する電気アンプによって40dB増幅し、その後、当該信号を周波数解析器20で観測した。また、周波数解析器20では、掃引周波数発振器23から10.4〜11.0GHzの掃引周波数帯域を、光ヘテロダイン受信器19からの電気的な出力信号（ビート信号）にかけ合せて、バンドパスフィルタ24を通し、検波した。ロックイン検出器26では、位相周期変調器17で参照光を周期的に位相変調させたときのロックイン周波数fLで同期検波し、2次の高調波を除去した直流ないし低周波数成分を得て、ブリルアン散乱スペクトラムを取得し、そのピーク周波数としてブリルアン周波数シフトfBを求めた。 Optical beat signals of the periodically modulated reference light and Stokes light were detected by the optical heterodyne receiver 19 and converted into electrical signals. This electric signal was amplified by 40 dB by an electric amplifier corresponding to the electric preamplifier, and then the signal was observed by the frequency analyzer 20. In the frequency analyzer 20, the sweep frequency band from 10.4 to 11.0GHz from the sweep frequency oscillator 23 is multiplied by the electrical output signal (beat signal) from the optical heterodyne receiver 19, and the band pass filter 24 is passed through. Detected. The lock-in detector 26 performs synchronous detection at the lock-in frequency f L when the reference light is periodically phase-modulated by the phase period modulator 17, and obtains a direct current or low frequency component from which the second harmonic is removed. Thus, a Brillouin scattering spectrum was obtained, and a Brillouin frequency shift f B was obtained as the peak frequency.

被測定光ファイバFUTは、100ｍの全長を有する一般的なファイバ（SMF：単一モード光ファイバ）の所定位置に、約7000με（7000×10-6）の歪みに相当するBFSの違いがある20cm,2mの分散シフトファイバ（Dispersion Shifted Fiber:DSF）を設けた。そして、この被測定ファイバFUTに沿うブリルアンゲインスペクトラム（BGS）の分布を計測し、さらに一般的なファイバであるSMFの位置Aと、20cmの分散シフトファイバの位置Bと、2mの分散シフトファイバの位置Cとについてブリルアン周波数シフトfBを調べた。その結果、図２Ｃ及び図２Ｄに示すような結果が得られた。 The measured optical fiber FUT has a BFS difference equivalent to a strain of about 7000με (7000 × 10 −6 ) at a predetermined position of a general fiber (SMF: single mode optical fiber) having a total length of 100 m, 20 cm. , 2m dispersion shifted fiber (DSF) was installed. Then, the distribution of Brillouin gain spectrum (BGS) along this measured fiber FUT is measured, and the position A of a general fiber SMF, the position B of a 20 cm dispersion shift fiber, and the 2 m dispersion shift fiber are measured. The Brillouin frequency shift f B was investigated for position C. As a result, results as shown in FIGS. 2C and 2D were obtained.

図２Ｃから、歪みが生じている位置B,Cでのブリルアン周波数シフトfBが、歪みが生じていない位置Aでのブリルアン周波数シフトfBよりも高くなっており、このシフト量から、被測定光ファイバFUTのどの領域でどの程度の歪みが生じているのかを測定できた。また、図２Ｃに示すように、強度周期変調器16を用いた場合に得られた図２Ａと比較して、被測定ファイバFUTに沿う全ての位置でブリルアン散乱スペクトラムの幅が狭く表れた。このことから、強度周期変調器16よりも位相周期変調器17を用いたときは、電気的な雑音のみならず、BOCDR法に特有な、相関ピーク前後で発生する不要な背景光雑音スペクトラムも大きく抑制されてピーク位置が更に明確に認識し易くなっていることが確認できた。さらに、図２Ｄでは、強度周期変調器16を用いたときの図２Ｂよりも、ブリルアン散乱スペクトラムの形状において背景光雑音に相当する裾部分の広がりが一段と抑制され、ブリルアン周波数シフトfBのピーク位置が更に明確に認識し易くなっていることが、より明確に確認できた。 As shown in FIG. 2C, the Brillouin frequency shift f B at the positions B and C where the distortion occurs is higher than the Brillouin frequency shift f B at the position A where the distortion does not occur. It was possible to measure how much distortion occurred in which region of the optical fiber FUT. Further, as shown in FIG. 2C, the width of the Brillouin scattering spectrum appears narrower at all positions along the measured fiber FUT as compared to FIG. 2A obtained when the intensity periodic modulator 16 is used. Therefore, when the phase periodic modulator 17 is used rather than the intensity periodic modulator 16, not only the electrical noise but also the unwanted background light noise spectrum generated before and after the correlation peak, which is unique to the BOCDR method, is large. It was confirmed that the peak position was more clearly recognized by being suppressed. Further, in FIG. 2D, the spread of the skirt portion corresponding to the background light noise is further suppressed in the shape of the Brillouin scattering spectrum in comparison with FIG. 2B when the intensity periodic modulator 16 is used, and the peak position of the Brillouin frequency shift f B It has been confirmed more clearly that is easier to recognize.

（１−２−３−２）実験例２
次に、図１との対応部分に同一符号を付して示す図３に示す光ファイバ特性測定装置35を実験例として、どのようなブリルアン散乱スペクトラム形状やブリルアン周波数シフトfBが検出できるかについて調べた。図３に示す光ファイバ特性測定装置35は、位相周期変調器17を設けた構成であり、図１に示した光ファイバ特性測定装置1とは被測定光ファイバFUTを変え、半導体レーザ3からの出力光の周波数変調周波数ｆmを、944.5kHz付近で変化させ、変調度〜20GHzに設定した。よって、特許文献１に示された数式１（特許文献１の明細書段落[0051]）から測定の空間分解能Δｚは約5cmと計算される。 (1-2-3-2) Experimental example 2
Next, what kind of Brillouin scattering spectrum shape and Brillouin frequency shift f B can be detected using the optical fiber characteristic measuring device 35 shown in FIG. Examined. The optical fiber characteristic measuring apparatus 35 shown in FIG. 3 has a configuration in which a phase period modulator 17 is provided. The optical fiber characteristic measuring apparatus 1 shown in FIG. The frequency modulation frequency fm of the output light was changed around 944.5 kHz, and the modulation degree was set to 20 GHz. Therefore, the spatial resolution Δz of the measurement is calculated to be about 5 cm from Equation 1 shown in Patent Document 1 (paragraph [0051] of the specification of Patent Document 1).

ここでは、被測定光ファイバFUTとして、100ｍの全長を有する一般的なファイバ（SMF：単一モード光ファイバ）の6cmと4mとの長さに亘り、0.2％の歪みを与えて、被測定光ファイバFUTに沿うブリルアン散乱スペクトラム（BGS）の分布計測を行い、さらに、6cm部分に加えた歪みを変化させて、BGSの移動と、ブリルアン周波数シフトfBの変化について調べた。ところ、図４Ａは、BGSの被測定光ファイバFUTに沿う分布を示している。図４Ａに示すように、歪みが生じている位置A,Bでのブリルアン周波数シフトfBが、歪みが生じていない領域でのブリルアン周波数シフトfBよりも低くなっており、このシフト量から、被測定光ファイバFUTのどの領域でどの程度の歪みが生じているのかを測定できた。また、図４Ａからも、被測定光ファイバFUTの全長に亘り、ブリルアン散乱スペクトラムの幅が比較的狭く表れていることから、背景光雑音が抑制されてピークの位置が認識し易くなっていることが確認できた。 Here, as the optical fiber to be measured FUT, a common fiber (SMF: single mode optical fiber) having a total length of 100 m is subjected to 0.2% strain over the length of 6 cm and 4 m, and the optical fiber to be measured It performs distribution measurement of the Brillouin scattered spectrum (BGS) along the fiber FUT, further by changing the strain was added to 6cm portion was examined and the movement of the BGS, for changes in Brillouin frequency shift f B. However, FIG. 4A shows the distribution along the measured optical fiber FUT of BGS. As shown in FIG. 4A, the position A where the strain occurs, the Brillouin frequency shift f B at B, and is lower than the Brillouin frequency shift f B in the region where strain is not generated, from the shift amount, It was possible to measure how much distortion occurred in which region of the measured optical fiber FUT. Also from FIG. 4A, the width of the Brillouin scattering spectrum appears relatively narrow over the entire length of the optical fiber FUT to be measured, so that background light noise is suppressed and the peak position is easily recognized. Was confirmed.

また、6cm部分に加える歪みを変えて、ブリルアン散乱スペクトラム形状と、そのピーク周波数fBについて調べたところ、図４Ｂに示すような結果が得られた。図４Ｂからも、ブリルアン散乱スペクトラムの幅が狭くなり、BOCDR法に特有の背景光雑音が抑制され、ブリルアン散乱スペクトラムの形状が比較的鋭角になっていて、背景光雑音が抑制された結果、ブリルアン周波数シフトfBが認識し易くなることが確認できた。 Further, when the distortion applied to the 6 cm portion was changed and the Brillouin scattering spectrum shape and the peak frequency f B were examined, the result shown in FIG. 4B was obtained. As shown in FIG. 4B, the Brillouin scattering spectrum is narrowed, the background light noise peculiar to the BOCDR method is suppressed, the shape of the Brillouin scattering spectrum is relatively acute, and the background light noise is suppressed. It was confirmed that the frequency shift f B can be easily recognized.

（２）単一側波帯光変調器（SSBM：SSB変調器）を用いた光ファイバ特性測定装置
図１との対応部分に同一符号を付して示す図５において、41は単一側波帯光変調器（SSBM：SSB変調器）を用いた本発明による光ファイバ特性測定装置を示す。この図５では、強度周期変調器16が設けられた光ファイバ特性測定装置41と、別の実施の形態となる、位相周期変調器17が設けられた光ファイバ特性測定装置41との2つの実施の形態を1つの図面に示したものである。ここでは、先ず始めに強度周期変調器16が設けられた光ファイバ特性測定装置41について説明した後、別の実施の形態である、位相周期変調器17が設けられた光ファイバ特性測定装置41について順に説明する。 (2) Optical fiber characteristic measuring apparatus using single sideband optical modulator (SSBM: SSB modulator) In FIG. 1 shows an optical fiber characteristic measuring apparatus according to the present invention using a band light modulator (SSBM: SSB modulator). In FIG. 5, two implementations of an optical fiber characteristic measuring apparatus 41 provided with an intensity periodic modulator 16 and an optical fiber characteristic measuring apparatus 41 provided with a phase periodic modulator 17 according to another embodiment. Is shown in one drawing. Here, after first describing the optical fiber characteristic measuring device 41 provided with the intensity periodic modulator 16, the optical fiber characteristic measuring device 41 provided with the phase periodic modulator 17, which is another embodiment, is described. These will be described in order.

（２−１）強度周期変調器が設けられた光ファイバ特性測定装置
（２−１−１）光ファイバ特性測定装置の構成
図５に示すように、強度周期変調器16が設けられた光ファイバ特性測定装置41は、SSB変調器43が設けられている点と、固定周波数変調器50を備えた周波数解析器47を用いている点とで、図１に示した光ファイバ特性測定装置1とは構成が相違している。ここでは、説明の重複を避けるため、強度周期変調器16と、SSB変調器43と、周波数解析器47とに着目して以下説明する。この場合、光ファイバ特性測定装置41には、エリアER1に設けた強度周期変調器16と、光カプラ13との間に、SSB変調器43と光増幅器46とが設けられている。 (2-1) Optical fiber characteristic measuring device provided with intensity periodic modulator (2-1-1) Configuration of optical fiber characteristic measuring device As shown in FIG. 5, an optical fiber provided with intensity periodic modulator 16 The characteristic measuring device 41 is different from the optical fiber characteristic measuring device 1 shown in FIG. 1 in that the SSB modulator 43 is provided and the frequency analyzer 47 including the fixed frequency modulator 50 is used. The configuration is different. Here, in order to avoid duplication of explanation, the following description will be given with focus on the intensity periodic modulator 16, the SSB modulator 43, and the frequency analyzer 47. In this case, in the optical fiber characteristic measuring device 41, an SSB modulator 43 and an optical amplifier 46 are provided between the intensity periodic modulator 16 provided in the area ER1 and the optical coupler 13.

なお、強度周期変調器16は、上述した「（１−１）強度周期変調器が設けられた光ファイバ特性測定装置」と同様に、参照光に対して強度変調（変化）を施す期間と、参照光に対して強度変調（変化）を施さない期間とを変調周期1/fL（fLはロックイン周波数）で繰り返す周期的強度変調を参照光に与え、周期変調参照光を生成し得る。SSB変調器43は、掃引周波数発振器44からの掃引周波数信号（例えば約4.5GHz〜5.5GHzまでの掃引周波数帯域）の周波数だけ参照光を周波数シフトし、これを光増幅器46により増幅させた後、光カプラ13を介して光ヘテロダイン受信器19に送出する。 Note that the intensity periodic modulator 16 is similar to the above-described “(1-1) Optical fiber characteristic measuring device provided with an intensity periodic modulator”, Periodic modulation reference light can be generated by applying periodic intensity modulation that repeats a period in which intensity modulation (change) is not applied to the reference light at a modulation period 1 / f L (f L is a lock-in frequency). . The SSB modulator 43 frequency-shifts the reference light by the frequency of the sweep frequency signal (for example, the sweep frequency band from about 4.5 GHz to 5.5 GHz) from the sweep frequency oscillator 44, and amplifies the reference light by the optical amplifier 46. The signal is transmitted to the optical heterodyne receiver 19 via the optical coupler 13.

周期変調参照光とストークス光をそれぞれ受ける光ヘテロダイン受信器19は、ストークス光と、このストークス光と周波数の異なる周期変調参照光とを重ね合わせ、両光の周波数差に等しい電気的なビート信号を生成する。とりわけ、周期変調参照光とストークス光との間では、ブリルアン周波数シフトfBと、上記掃引周波数信号の周波数との差に相当する周波数差が有る。 The optical heterodyne receiver 19 that receives the periodic modulation reference light and the Stokes light, respectively, superimposes the Stokes light and the periodic modulation reference light having different frequencies, and generates an electrical beat signal equal to the frequency difference between the two lights. Generate. In particular, there is a frequency difference corresponding to the difference between the Brillouin frequency shift f B and the frequency of the sweep frequency signal between the periodically modulated reference light and the Stokes light.

47は、光ヘテロダイン受信器19から出力する電気的なビート信号を周波数特性として観測する周波数解析器である。前述したように、被測定光ファイバFUTに伸縮歪みや温度変化が生じると、こうした歪みや温度変化に比例して、ブリルアン周波数シフトfBが変動する。周波数解析器47は、こうしたブリルアン周波数シフトfBの変動を、光ヘテロダイン受信器19からのビート信号のピーク周波数変動として測定するものである。 47 is a frequency analyzer that observes the electrical beat signal output from the optical heterodyne receiver 19 as frequency characteristics. As described above, when a stretching strain or a temperature change occurs in the optical fiber FUT to be measured, the Brillouin frequency shift f B varies in proportion to the strain or the temperature change. The frequency analyzer 47 measures the fluctuation of the Brillouin frequency shift f B as the peak frequency fluctuation of the beat signal from the optical heterodyne receiver 19.

この場合、周波数解析器47は、固定周波数発振器(Fixed Generator)50と、ミキサ49と、フィルタ（Filter）51等で構成されている。この周波数解析器47は、光ヘテロダイン受信器19から出力された電気的なビート信号に、固定周波数発振器50からの固定周波数信号（例えば約5GHｚの固定周波数）をミキサ49でかけ合わせ、フィルタ（例えば、バントパスフィルタ（中心周波数1GHz））51を通過させた後、検波する。光ヘテロダイン受信器19からの電気的なビート信号からブリルアン散乱スペクトラムを得て、ブリルアン周波数シフトfBの変動を得る。このように周波数解析器47は、光ヘテロダイン受信器19からの電気的なビート信号をピーク周波数fBの変動として測定している。なお、バンドパスフィルタであるフィルタ51では、変調周期1/fLのロックイン周波数fLが含まれるように、フィルタ帯域幅が設定される。 In this case, the frequency analyzer 47 includes a fixed frequency oscillator (Fixed Generator) 50, a mixer 49, a filter (Filter) 51, and the like. The frequency analyzer 47 multiplies the electrical beat signal output from the optical heterodyne receiver 19 with a fixed frequency signal (for example, a fixed frequency of about 5 GHz) from the fixed frequency oscillator 50 by a mixer 49, and a filter (for example, After passing through a bunt pass filter (center frequency 1 GHz) 51, detection is performed. From an electrical beat signal from the optical heterodyne receiver 19 to obtain the Brillouin scattering spectrum, obtaining a variation of the Brillouin frequency shift f B. As described above, the frequency analyzer 47 measures the electrical beat signal from the optical heterodyne receiver 19 as the fluctuation of the peak frequency f B. In the filter 51 is a band-pass filter, to include a lock-in frequency f L of the modulation period 1 / f L, the filter bandwidth is set.

ここで、この実施の形態における周波数解析器47でも、電気スペクトラムアナライザとは異なり、雑音を除去するためのスペクトラム演算処理を一切行っておらず、単に光ヘテロダイン受信器19からのビート信号をピーク周波数変動信号として測定しているだけであることから、従来、電気スペクトラムアナライザで行われていたスペクトラム演算処理時間を不要とし、その分、短時間で光ヘテロダイン受信器19からのビート信号をピーク周波数変動信号として測定し得る。なお、周波数解析器47では、光ヘテロダイン受信器19からのビート信号をピーク周波数変動信号として測定する際、雑音を除去するためのスペクトラム演算処理を行っていないことから、雑音が存在したSN比の低いピーク周波数変動として測定し得る。   Here, unlike the electric spectrum analyzer, the frequency analyzer 47 in this embodiment does not perform any spectrum calculation processing for removing noise, and simply uses the beat signal from the optical heterodyne receiver 19 as the peak frequency. Since it is only measured as a fluctuation signal, the spectrum calculation processing time conventionally performed by an electrical spectrum analyzer is not required, and the beat signal from the optical heterodyne receiver 19 can be changed in the peak frequency in a short time. It can be measured as a signal. In the frequency analyzer 47, when the beat signal from the optical heterodyne receiver 19 is measured as a peak frequency fluctuation signal, spectrum calculation processing for removing noise is not performed. It can be measured as low peak frequency variation.

周波数解析器47の測定結果は、上述した実施の形態と同様に、ロックイン検出器26を通ることにより、強度周期変調器16で参照光を強度変調したときのロックイン周波数fLで同期検波され、2次の高調波が除去されて直流ないし低周波数成分としてブリルアン散乱スペクトラムを生成し、これからブリルアン周波数シフトfBが求められ、これらが最終的なデータとしてオシロスコープ等の観測データ処理手段32に出力され得る。 The measurement result of the frequency analyzer 47 passes through the lock-in detector 26 as in the above-described embodiment, thereby performing synchronous detection at the lock-in frequency f L when the intensity of the reference light is modulated by the intensity periodic modulator 16. The second-order harmonics are removed to generate a Brillouin scattering spectrum as a direct current or low frequency component, and a Brillouin frequency shift f B is obtained from this, and these are obtained as final data to the observation data processing means 32 such as an oscilloscope. Can be output.

（２−１−２）作用及び効果
以上の構成において、SSB変換器43を備えた光ファイバ特性測定装置41でも、上述した「（１−１）強度周期変調器が設けられた光ファイバ特性測定装置」と同様の原理によって、強度周期変調器16により生成され、かつSSB変調器43により周波数シフトされた周期変調参照光と、ストークス光とを干渉させると、両光の周波数差に相当するビート周波数信号からブリルアン散乱スペクトラムが分かる。かくして、ブリルアン周波数シフトｆBがどの程度変化しているのかを、周波数解析器47で観測すれば、被測定光ファイバFUT中の歪みや温度の変化を測定できる。 (2-1-2) Operation and Effect In the above configuration, the optical fiber characteristic measurement device 41 including the SSB converter 43 is also used in the above-described “(1-1) Optical fiber characteristic measurement provided with the intensity periodic modulator”. When the periodic modulated reference light generated by the intensity periodic modulator 16 and frequency-shifted by the SSB modulator 43 is interfered with the Stokes light based on the same principle as the “device”, the beat corresponding to the frequency difference between the two lights is obtained. The Brillouin scattering spectrum can be seen from the frequency signal. Thus, if the frequency analyzer 47 observes how much the Brillouin frequency shift f B changes, the strain and temperature changes in the measured optical fiber FUT can be measured.

また、強度周期変調器16を設けた光ファイバ特性測定装置41では、光源2からの連続発振光の周波数を信号発生器3aで変調して、受光器である光ヘテロダイン受信器19内に設けた2つのバランスＰＤ（図示せず）上でのストークス光と周期変調参照光との干渉状態を制御することで、被測定光ファイバFUT内の全ての位置で発生したブリルアン散乱の中から、ある位置で発生した散乱のみを光ヘテロダイン受信器19で抽出できる。つまり、半導体レーザ3からの出力光に信号発生器3aで周波数変調を施すことにより、前記ある位置を除く殆ど全ての位置から発生する自然ブリルアン散乱光と周期変調参照光との周波数差は変動するため、これを周波数解析器47で観測すると、その信号強度は周波数軸上で拡がったものとなる。   Further, in the optical fiber characteristic measuring device 41 provided with the intensity periodic modulator 16, the frequency of the continuous wave light from the light source 2 is modulated by the signal generator 3a and provided in the optical heterodyne receiver 19 which is a light receiver. By controlling the interference state between the Stokes light and the periodically modulated reference light on the two balanced PDs (not shown), a certain position can be selected from the Brillouin scattering generated at all positions in the measured optical fiber FUT. Only the scattering generated by the optical heterodyne receiver 19 can be extracted. That is, when the output light from the semiconductor laser 3 is subjected to frequency modulation by the signal generator 3a, the frequency difference between the natural Brillouin scattered light generated from almost all positions except the certain position and the periodically modulated reference light varies. Therefore, when this is observed with the frequency analyzer 47, the signal intensity spreads on the frequency axis.

一方、特別なある位置からの散乱光は、周期変調参照光と同期して周波数が変化しており、両光の周波数差が一定となり、これがブリルアン周波数シフトfBを与える。そのため、この特別な位置からの散乱光による信号強度は、周波数解析器47で雑音が含まれているもののピーク状に現われ、このピーク周波数を基に、被測定光ファイバFUT内のある位置での特性情報を得ることができる。 On the other hand, the scattered light from a particular position changes in frequency in synchronization with the periodically modulated reference light, and the frequency difference between the two lights becomes constant, which gives a Brillouin frequency shift f B. Therefore, the signal intensity due to the scattered light from this special position appears in a peak shape although noise is included in the frequency analyzer 47, and based on this peak frequency, at a certain position in the measured optical fiber FUT. Characteristic information can be obtained.

さらに、強度周期変調器16を設けた光ファイバ特性測定装置41では、前記被測定光ファイバFUT内の特別なある位置が、信号発生器3aによる出力光の変調周波数により決められることから、信号発生器3aでこの変調周波数を変化させることにより、被測定光ファイバFUT内の決められた位置のみではなく、被測定光ファイバFUT内に沿った様々な位置で発生したブリルアン散乱のピーク周波数を、観測データとして周波数解析器47から観測データ処理手段32に出力できる。なお、観測データ処理手段32では、信号発生器3aでどのような周波数で光源2からの出力光に対し周波数変調を施しているのかを把握させてもよく、この場合、取得した観測データが被測定光ファイバFUT内のどの位置に相当するものなのかを判断できる。そのため、被測定光ファイバFUT内のある範囲に渡る特性情報を、観測データ処理手段32により正確に処理解析できる。   Further, in the optical fiber characteristic measuring device 41 provided with the intensity periodic modulator 16, a specific position in the optical fiber FUT to be measured is determined by the modulation frequency of the output light by the signal generator 3a. By changing this modulation frequency with the device 3a, not only the determined position in the measured optical fiber FUT but also the peak frequency of Brillouin scattering generated at various positions along the measured optical fiber FUT is observed. Data can be output from the frequency analyzer 47 to the observation data processing means 32 as data. Note that the observation data processing means 32 may be made to grasp at what frequency the output light from the light source 2 is subjected to frequency modulation by the signal generator 3a. It can be determined which position in the measurement optical fiber FUT corresponds to. Therefore, characteristic information over a certain range in the measured optical fiber FUT can be accurately processed and analyzed by the observation data processing means 32.

これに加えて、この際、光ファイバ特性測定装置41に設けた周波数解析器47では、雑音を除去せずに、ブリルアン周波数シフトfBの変動について、単に光ヘテロダイン受信器19からのビート信号から測定するだけであるため、電気スペクトラムアナライザで行われているような雑音を除去するための複雑なスペクトラム演算処理を一切行っておらず、その分、短時間で光ヘテロダイン受信器19からのビート信号をピーク周波数変動として測定し得る。 In addition, at this time, the frequency analyzer 47 provided in the optical fiber characteristic measuring device 41 does not remove noise, and the fluctuation of the Brillouin frequency shift f B is simply determined from the beat signal from the optical heterodyne receiver 19. Since it only measures, it does not perform any complicated spectrum calculation processing to remove noise as is done with an electric spectrum analyzer, and the beat signal from the optical heterodyne receiver 19 in a short amount of time. Can be measured as peak frequency variation.

また、強度周期変調器16を設けた光ファイバ特性測定装置41では、ロックイン検出器26によって、強度周期変調器16により参照光を周期的に強度変調させたときのロックイン周波数fLで同期検波することにより、2次の高調波が除去されて雑音が抑制された直流ないし低周波数成分としてブリルアン周波数シフトfBを生成できる。 Further, in the optical fiber characteristic measuring device 41 provided with the intensity periodic modulator 16, the lock-in detector 26 synchronizes the reference light with the lock-in frequency f L when the intensity periodic modulator 16 periodically modulates the reference light. By detecting, the Brillouin frequency shift f B can be generated as a direct current or low frequency component in which the second harmonic is removed and noise is suppressed.

以上の構成によれば、周期変調参照光の変調周期1/fLのロックイン周波数fLを基準に、ロックイン検出器26によって、周波数解析器47からの出力から雑音を除去した直流ないし低周波数成分だけを抽出して、当該直流ないし低周波数成分から、ある位置でのブリルアン周波数シフトfBを検出できる。これにより、光ファイバ特性測定装置41では、周波数解析器47において、電気スペクトラムアナライザが備える機能のうち雑音を除去するための複雑なスペクトラム演算処理を繰り返し行う機能が必要なくなり、その分、被測定光ファイバFUTの特性分布を短時間に測定できる。かくして、被測定光ファイバFUTの片端から光を入射するだけで、当該被測定光ファイバFUTの特性分布を短時間に測定でき、なおかつ雑音を除去してSN比が向上したブリルアン周波数シフトfBを生成し得る。 According to the above configuration, a DC or low level noise is removed from the output from the frequency analyzer 47 by the lock-in detector 26 based on the lock-in frequency f L of the modulation period 1 / f L of the periodic modulation reference light. By extracting only the frequency component, the Brillouin frequency shift f B at a certain position can be detected from the direct current or low frequency component. As a result, in the optical fiber characteristic measuring device 41, the frequency analyzer 47 does not need the function of repeatedly performing complex spectrum calculation processing for removing noise among the functions of the electric spectrum analyzer, and accordingly, the measured light The characteristic distribution of the fiber FUT can be measured in a short time. In this way, the Brillouin frequency shift f B with which the characteristic distribution of the optical fiber FUT to be measured can be measured in a short time and the S / N ratio has been improved by removing light only by entering light from one end of the optical fiber FUT to be measured. Can be generated.

（２−２）位相周期変調器が設けられた光ファイバ特性測定装置
（２−２−１）光ファイバ特性測定装置の構成
次に、図５において、SSB変調器43が設けられ、かつエリアER2に位相周期変調器17が設けられた光ファイバ特性測定装置41について説明する。この光ファイバ特性測定装置41は、上述した「（２−１）強度周期変調器が設けられた光ファイバ特性測定装置」にて説明した強度周期変調器16に替えて、エリアER2に位相周期変調器17を設けた点のみが相違している。なお、ここでは、説明の重複を避けるため、位相周期変調器17に着目して以下説明する。 (2-2) Optical Fiber Characteristic Measuring Device Provided with Phase Period Modulator (2-2-1) Configuration of Optical Fiber Characteristic Measuring Device Next, in FIG. 5, an SSB modulator 43 is provided and area ER2 An optical fiber characteristic measuring device 41 provided with the phase period modulator 17 will be described. This optical fiber characteristic measuring device 41 is replaced with the intensity periodic modulator 16 described in the above-mentioned “(2-1) Optical fiber characteristic measuring device provided with an intensity periodic modulator”, and phase period modulation is performed in the area ER2. The only difference is that the device 17 is provided. Here, in order to avoid duplication of explanation, the following explanation will be given focusing on the phase period modulator 17.

図５に示すように、この光ファイバ特性測定装置41には、光遅延器14とSSB変調器43との間に位相周期変調器17が設けられており、第1の光分岐器4から光遅延器14を介して位相周期変調器17に参照光が出射され得る。位相周期変調器17は、参照光に対して所定の位相変調を施す期間と、参照光に対して当該位相変調を施さない期間とを、変調周期1/fLで繰り返す周期的位相変調を参照光に与えて、周期変調参照光を生成し得る。 As shown in FIG. 5, in this optical fiber characteristic measuring device 41, a phase period modulator 17 is provided between the optical delay device 14 and the SSB modulator 43, and the first optical branching device 4 transmits the light. Reference light can be emitted to the phase period modulator 17 via the delay unit 14. The phase period modulator 17 refers to periodic phase modulation that repeats a period during which predetermined phase modulation is performed on the reference light and a period during which the phase modulation is not performed on the reference light at a modulation period 1 / f L A period-modulated reference light may be generated by providing to the light.

実際上、この実施の形態の場合、位相周期変調器17は、参照光に対して例えば9MHzの正弦波で位相変調を施して位相が変調された位相変調参照光を出射する期間（1/2・（変調周期1/fL））と、参照光に対して位相変調を施さずに第1の光分岐器4からの参照光をそのまま出射する期間（1/2・（変調周期1/fL））とを、変調周期1/fLで繰り返す周期変調参照光を生成し、当該周期変調参照光をSSB変調器43に出射する。 Actually, in the case of this embodiment, the phase period modulator 17 emits the phase-modulated reference light whose phase is modulated by performing phase modulation on the reference light with, for example, a 9 MHz sine wave (1/2). (Modulation period 1 / f L )) and a period (1/2. (Modulation period 1 / f) in which the reference light from the first optical branching device 4 is directly output without performing phase modulation on the reference light. L )) is generated at a modulation period 1 / f L , and the periodic modulation reference light is emitted to the SSB modulator 43.

SSB変調器43は、掃引周波数発振器44からの掃引周波数信号（例えば約4.5GHz〜5.5GHzまでの掃引周波数帯域）の周波数だけ参照光を周波数シフトし、これを光増幅器46により増幅させた後、光カプラ13を介して光ヘテロダイン受信器19に送出する。周期変調参照光とストークス光をそれぞれ受ける光ヘテロダイン受信器19は、ストークス光と、このストークス光と周波数の異なる周期変調参照光とを重ね合わせ、両光の周波数差に等しい電気的なビート信号を生成する。とりわけ、周期変調参照光とストークス光との間では、ブリルアン周波数シフトfBと、上記掃引周波数信号の周波数との差に相当する周波数差が有る。 The SSB modulator 43 frequency-shifts the reference light by the frequency of the sweep frequency signal (for example, the sweep frequency band from about 4.5 GHz to 5.5 GHz) from the sweep frequency oscillator 44, and amplifies the reference light by the optical amplifier 46. The signal is transmitted to the optical heterodyne receiver 19 via the optical coupler 13. The optical heterodyne receiver 19 that receives the periodic modulation reference light and the Stokes light, respectively, superimposes the Stokes light and the periodic modulation reference light having different frequencies, and generates an electrical beat signal equal to the frequency difference between the two lights. Generate. In particular, there is a frequency difference corresponding to the difference between the Brillouin frequency shift f B and the frequency of the sweep frequency signal between the periodically modulated reference light and the Stokes light.

周波数解析器47は、光ヘテロダイン受信器19から出力された電気的なビート信号に、固定周波数発振器50からの固定周波数信号（例えば約5GHｚの固定周波数）をミキサ49でかけ合わせ、フィルタ（例えば、バンドパスフィルタ（中心周波数1GHｚ））51を通過させた後、検波することにより、光ヘテロダイン受信器19からのビート信号からブリルアン散乱スペクトラムを得て、ブリルアン周波数シフトfBを得る。なお、バンドパスフィルタであるフィルタ51では、変調周期1/fLのロックイン周波数fLが含まれるように、フィルタ帯域幅が設定されている。 The frequency analyzer 47 multiplies the electrical beat signal output from the optical heterodyne receiver 19 with a fixed frequency signal (for example, a fixed frequency of about 5 GHz) from the fixed frequency oscillator 50 by a mixer 49, and a filter (for example, a band). After passing through a pass filter (center frequency 1 GHz) 51, detection is performed to obtain a Brillouin scattering spectrum from a beat signal from the optical heterodyne receiver 19, and a Brillouin frequency shift f B is obtained. In the filter 51 is a band-pass filter, to include a lock-in frequency f L of the modulation period 1 / f L, the filter bandwidth is set.

ここで、この実施の形態における周波数解析器47でも、電気スペクトラムアナライザとは異なり、雑音を除去するためのスペクトラム演算処理を一切行っておらず、単に光ヘテロダイン受信器19からのビート信号をピーク周波数変動信号として測定しているだけであることから、従来、電気スペクトラムアナライザで行われていたスペクトラム演算処理時間を不要とし、その分、短時間で光ヘテロダイン受信器19からのビート信号をピーク周波数変動信号として測定し得る。なお、周波数解析器47では、光ヘテロダイン受信器19からのビート信号からピーク周波数変動信号として測定する際、雑音を除去するためのスペクトラム演算処理を行っていないことから、雑音が存在したSN比の低いピーク周波数変動として測定し得る。   Here, unlike the electric spectrum analyzer, the frequency analyzer 47 in this embodiment does not perform any spectrum calculation processing for removing noise, and simply uses the beat signal from the optical heterodyne receiver 19 as the peak frequency. Since it is only measured as a fluctuation signal, the spectrum calculation processing time conventionally performed by an electrical spectrum analyzer is not required, and the beat signal from the optical heterodyne receiver 19 can be changed in the peak frequency in a short time. It can be measured as a signal. In the frequency analyzer 47, when measuring as a peak frequency fluctuation signal from the beat signal from the optical heterodyne receiver 19, spectrum calculation processing for removing noise is not performed. It can be measured as low peak frequency variation.

周波数解析器47の測定結果は、上述した実施の形態と同様に、ロックイン検出器26を通ることにより、位相周期変調器16で参照光を位相変調したときのロックイン周波数fLで同期検波され、2次の高調波が除去されて直流ないし低周波数成分としてブリルアン周波数シフトfBを生成し得、これを最終的なデータとしてオシロスコープ等の観測データ処理手段32に出力され得る。 Similar to the above-described embodiment, the measurement result of the frequency analyzer 47 passes through the lock-in detector 26, thereby performing synchronous detection at the lock-in frequency f L when the reference light is phase-modulated by the phase period modulator 16. Then, the second harmonic can be removed to generate a Brillouin frequency shift f B as a direct current or low frequency component, which can be output as final data to observation data processing means 32 such as an oscilloscope.

（２−２−２）作用及び効果
以上の構成において、位相周期変調器17を設け、BOCDR法を利用した光ファイバ特性測定装置41でも、上述した「（１−１）強度周期変調器が設けられた光ファイバ特性測定装置」と同様の原理によって、位相周期変調器17により生成した周期変調参照光と、ストークス光とを干渉させると、両光の周波数差に相当するビート周波数としてブリルアン周波数シフトfBが分かる。かくして、このブリルアン周波数シフトｆBがどの程度変化しているのかを、周波数解析器47で観測すれば、被測定光ファイバFUT中の歪みや温度の変化を測定できる。 (2-2-2) Actions and Effects In the above configuration, the phase period modulator 17 is provided, and the above-described “(1-1) intensity period modulator is provided also in the optical fiber characteristic measurement device 41 using the BOCDR method. When the periodic modulation reference light generated by the phase period modulator 17 and the Stokes light are caused to interfere with each other by the same principle as the “optical fiber characteristic measurement device”, the Brillouin frequency shift is performed as a beat frequency corresponding to the frequency difference between the two lights. f B is understood. Thus, if the frequency analyzer 47 observes how much the Brillouin frequency shift f B has changed, strain and temperature changes in the measured optical fiber FUT can be measured.

また、位相周期変調器17を設けた光ファイバ特性測定装置41でも、光源2からの連続発振光の周波数を信号発生器3aで変調して、受光器である光ヘテロダイン受信器19内に設けた2つのバランスＰＤ（図示せず）上でのストークス光と周期変調参照光との干渉状態を制御することで、被測定光ファイバFUT内の全ての位置で発生したブリルアン散乱の中から、ある位置で発生した散乱のみを光ヘテロダイン受信器19で抽出できる。つまり、半導体レーザ3からの出力光に信号発生器3aで周波数変調を施すことにより、前記ある位置を除く殆ど全ての位置から発生する自然ブリルアン散乱光と周期変調参照光との周波数差は変動するため、これを周波数解析器47で観測すると、その信号強度は周波数軸上で拡がったものとなる。   Also in the optical fiber characteristic measuring device 41 provided with the phase period modulator 17, the frequency of the continuous wave light from the light source 2 is modulated by the signal generator 3a and provided in the optical heterodyne receiver 19 which is a light receiver. By controlling the interference state between the Stokes light and the periodically modulated reference light on the two balanced PDs (not shown), a certain position can be selected from the Brillouin scattering generated at all positions in the measured optical fiber FUT. Only the scattering generated by the optical heterodyne receiver 19 can be extracted. That is, when the output light from the semiconductor laser 3 is subjected to frequency modulation by the signal generator 3a, the frequency difference between the natural Brillouin scattered light generated from almost all positions except the certain position and the periodically modulated reference light varies. Therefore, when this is observed with the frequency analyzer 47, the signal intensity spreads on the frequency axis.

一方、特別なある位置からの散乱光は、周期変調参照光と同期して周波数が変化しており、両光の周波数差が一定となり、これがブリルアン周波数シフトfBを与える。そのため、この特別な位置からの散乱光による信号強度は、周波数解析器47で雑音が含まれているもののピーク状に現われ、このピーク周波数を基に、被測定光ファイバFUT内のある位置での特性情報を得ることができる。 On the other hand, the scattered light from a particular position changes in frequency in synchronization with the periodically modulated reference light, and the frequency difference between the two lights becomes constant, which gives a Brillouin frequency shift f B. Therefore, the signal intensity due to the scattered light from this special position appears in a peak shape although noise is included in the frequency analyzer 47, and based on this peak frequency, at a certain position in the measured optical fiber FUT. Characteristic information can be obtained.

さらに、位相周期変調器17を設けた光ファイバ特性測定装置41でも、前記被測定光ファイバFUT内の特別なある位置が、信号発生器3aにより出力光を変調した変調周波数により決められることから、この変調周波数を信号発生器3aで変化させることにより、被測定光ファイバFUT内の決められた位置のみではなく、被測定光ファイバFUT内に沿った様々な位置で発生したブリルアン散乱のピーク周波数を、観測データとして周波数解析器47から観測データ処理手段32に出力できる。なお、観測データ処理手段32では、信号発生器3aでどのような周波数で光源2からの出力光に対し周波数変調を施しているのかを把握させてもよく、この場合、取得した観測データが被測定光ファイバFUT内のどの位置に相当するものなのかを判断できる。そのため、被測定光ファイバFUT内のある範囲に渡る特性情報を、観測データ処理手段32により正確に処理解析できる。   Further, even in the optical fiber characteristic measuring device 41 provided with the phase period modulator 17, a particular position in the measured optical fiber FUT is determined by the modulation frequency obtained by modulating the output light by the signal generator 3a. By changing the modulation frequency by the signal generator 3a, the peak frequency of Brillouin scattering generated not only at a predetermined position in the measured optical fiber FUT but also at various positions along the measured optical fiber FUT is obtained. The observation data can be output from the frequency analyzer 47 to the observation data processing means 32. Note that the observation data processing means 32 may be made to grasp at what frequency the output light from the light source 2 is subjected to frequency modulation by the signal generator 3a. It can be determined which position in the measurement optical fiber FUT corresponds to. Therefore, characteristic information over a certain range in the measured optical fiber FUT can be accurately processed and analyzed by the observation data processing means 32.

これに加えて、この際、光ファイバ特性測定装置41に設けた周波数解析器47では、雑音を除去せずに、ブリルアン周波数シフトfBの変動について、単に光ヘテロダイン受信器19からのビート信号をピーク周波数変動信号として測定するだけであるため、電気スペクトラムアナライザで行われているような雑音を除去するための複雑なスペクトラム演算処理を一切行っておらず、その分、短時間で光ヘテロダイン受信器19からのビート信号をピーク周波数変動として測定し得る。 In addition, at this time, the frequency analyzer 47 provided in the optical fiber characteristic measuring device 41 does not remove the noise, but simply calculates the beat signal from the optical heterodyne receiver 19 for the fluctuation of the Brillouin frequency shift f B. Since it is only measured as a peak frequency fluctuation signal, it does not perform any complicated spectrum calculation processing to remove noise as is done with electrical spectrum analyzers, and optical heterodyne receivers in a short amount of time. The beat signal from 19 can be measured as peak frequency variation.

また、位相周期変調器17を設けた光ファイバ特性測定装置41でも、ロックイン検出器26によって、位相周期変調器17により参照光を周期的に位相変調させたときのロックイン周波数fLで同期検波することにより、2次の高調波が除去されて雑音が抑制された直流ないし低周波数成分としてブリルアン周波数シフトfBを生成できる。 In addition, the optical fiber characteristic measuring device 41 provided with the phase period modulator 17 is also synchronized with the lock-in frequency f L when the phase period modulator 17 periodically phase-modulates the reference light by the lock-in detector 26. By detecting, the Brillouin frequency shift f B can be generated as a direct current or low frequency component in which the second harmonic is removed and noise is suppressed.

以上の構成によれば、周期変調参照光の変調周期1/fLのロックイン周波数fLを基準に、ロックイン検出器26によって、周波数解析器47からの出力から雑音を除去した直流ないし低周波数成分だけを抽出して、当該直流ないし低周波数成分から、ある位置でのブリルアン周波数シフトfBを検出できる。これにより、光ファイバ特性測定装置41では、周波数解析器47において、電気スペクトラムアナライザが備える機能のうち雑音を除去するための複雑なスペクトラム演算処理を繰り返し行う機能が必要なくなり、その分、被測定光ファイバFUTの特性分布を短時間に測定できる。さらに、位相周波数変調を施しつつ、ロックイン検波を行う本手法では、BOCDR法に特有の相関ピーク位置前後に生じる不要な背景光雑音スペクトラムも有効に除去できる。かくして、被測定光ファイバFUTの片端から光を入射するだけで、当該被測定光ファイバFUTの特性分布を短時間に測定でき、なおかつ電気的な雑音のみならず、背景光雑音も除去してSN比が一段と向上したブリルアン周波数シフトfBを生成し得る。 According to the above configuration, a DC or low level noise is removed from the output from the frequency analyzer 47 by the lock-in detector 26 based on the lock-in frequency f L of the modulation period 1 / f L of the periodic modulation reference light. By extracting only the frequency component, the Brillouin frequency shift f B at a certain position can be detected from the direct current or low frequency component. As a result, in the optical fiber characteristic measuring device 41, the frequency analyzer 47 does not need the function of repeatedly performing complex spectrum calculation processing for removing noise among the functions of the electric spectrum analyzer, and accordingly, the measured light The characteristic distribution of the fiber FUT can be measured in a short time. Furthermore, the present method of performing lock-in detection while performing phase frequency modulation can also effectively remove unnecessary background light noise spectrum generated before and after the correlation peak position peculiar to the BOCDR method. Thus, the characteristic distribution of the optical fiber FUT to be measured can be measured in a short time just by entering light from one end of the optical fiber FUT to be measured. A Brillouin frequency shift f B with a much improved ratio can be generated.

（３）他の実施の形態
因みに、上記構成において、第1の光分岐器4や第2の光分岐器7は、サーキュレータ，ビームスプリッタ，ハーフミラーなどを用いてもよい。さらに、上述した実施の形態においては、ポンプ光生成手段及び参照光生成手段として第1の光分岐器4を設け、当該第1の光分岐器4によって、光源2からの出力光を分岐してポンプ光と参照光とを生成した場合について述べたが、本発明はこれに限らず、光源部として、参照光とポンプ光とでそれぞれ独立した別の光源部を設けるようにしてもよく、その場合は各光源からのレーザ光を同じ周波数および同じ振幅で周波数変調させて、ポンプ光と参照光とを生成することが好ましい。 (3) Other Embodiments Incidentally, in the above configuration, the first optical splitter 4 or the second optical splitter 7 may use a circulator, a beam splitter, a half mirror, or the like. Further, in the above-described embodiment, the first optical branching device 4 is provided as the pump light generation unit and the reference light generation unit, and the output light from the light source 2 is branched by the first optical branching unit 4. Although the case where the pump light and the reference light are generated has been described, the present invention is not limited to this, and the light source unit may be provided with separate light source units independent of the reference light and the pump light. In this case, it is preferable that the laser light from each light source is frequency-modulated with the same frequency and the same amplitude to generate the pump light and the reference light.

また、上述した実施の形態においては、光遅延器14と光カプラ13との間に、強度周期変調器16又は位相周期変調器17を設けるようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、第1の光分岐器4と光カプラ13との間の所定位置に、強度周期変調器16又は位相周期変調器17を配置させるようにしてもよい。   In the above-described embodiment, the case where the intensity periodic modulator 16 or the phase periodic modulator 17 is provided between the optical delay device 14 and the optical coupler 13 has been described. The intensity periodic modulator 16 or the phase periodic modulator 17 may be arranged at a predetermined position between the first optical branching device 4 and the optical coupler 13 without being limited thereto.

また、他の実施の形態として、ポンプ光が通過する第1の光分岐器4と光遅延器8との間に、強度周期変調器16又は位相周期変調器17を配置させるようにしてもよく、この場合、ポンプ光に対して、所定の変調（強度変調又は位相変調）を施す期間と、ポンプ光に対して当該変調を施さない期間とを所定の変調周期1/fLで繰り返す変調周期を与え、周期変調ポンプ光を生成させ得る。これにより、光ヘテロダイン受信器19は、周期変調ポンプ光により周期的な変調が与えられたストークス光と、参照光とを重ね合わせ、両光の周波数差に等しい電気的なビート信号を生成する。 Further, as another embodiment, the intensity periodic modulator 16 or the phase periodic modulator 17 may be disposed between the first optical branching device 4 and the optical delay device 8 through which the pump light passes. In this case, a modulation period in which a predetermined modulation (intensity modulation or phase modulation) is performed on the pump light and a period in which the pump light is not modulated with a predetermined modulation period 1 / f L And periodically modulated pump light can be generated. Thereby, the optical heterodyne receiver 19 superimposes the Stokes light, which is periodically modulated by the periodically modulated pump light, with the reference light, and generates an electrical beat signal equal to the frequency difference between the two lights.

さらに、他の実施の形態としては、ストークス光が通過する第2の光分岐器7と光カプラ13との間に、強度周期変調器16又は位相周期変調器17を配置させるようにしてもよく、この場合、ストークス光に対して、所定の変調（強度変調又は位相変調）を施す期間と、ストークス光に対して当該変調を施さない期間とを所定の変調周期1/fLで繰り返す変調周期を与え、周期変調ストークス光を生成し得る。これにより、光ヘテロダイン受信器19は、周期変調ストークス光と、参照光とを重ね合わせ、両光の周波数差に等しい電気的なビート信号を生成する。 Furthermore, as another embodiment, the intensity periodic modulator 16 or the phase periodic modulator 17 may be disposed between the second optical splitter 7 and the optical coupler 13 through which Stokes light passes. In this case, a modulation period in which a predetermined modulation (intensity modulation or phase modulation) is performed on the Stokes light and a period in which the Stokes light is not subjected to the modulation is repeated at a predetermined modulation period 1 / f L And periodically modulated Stokes light can be generated. As a result, the optical heterodyne receiver 19 superimposes the periodically modulated Stokes light and the reference light, and generates an electrical beat signal equal to the frequency difference between the two lights.

さらに、上述した実施の形態においては、図５に示すように、強度周期変調器16又は位相周期変調器17と、光増幅器46との間にSSB変調器43を設けた場合について述べたが、本発明はこれに限らず、第1の光分岐器4と光カプラ13との間にSSB変調器43を設けたり、或いは、ストークス光が通過する、第2の光分岐器7と光カプラ13との間にSSB変調器43を設けるようにしてもよい。   Furthermore, in the above-described embodiment, as shown in FIG. 5, the case where the SSB modulator 43 is provided between the intensity period modulator 16 or the phase period modulator 17 and the optical amplifier 46 has been described. The present invention is not limited to this. An SSB modulator 43 is provided between the first optical branching device 4 and the optical coupler 13, or the second optical branching device 7 and the optical coupler 13 through which Stokes light passes. An SSB modulator 43 may be provided between the two.

なお、他の実施の形態としては、周波数解析器20,47として、一般的な電気スペクトラムアナライザを用い、当該電気スペクトラムアナライザが備える機能のうち雑音を除去するための複雑なスペクトラム演算処理を繰り返し行う機能を使用せずに、電気スペクトラムアナライザの掃引周波数帯域又は固定周波数の生成機能を用いて周波数解析器20,47を実現してもよい。この場合であっても、電気スペクトラムアナライザによる複雑なスペクトラム演算処理を繰り返し行う機能を用いない分、被測定光ファイバFUTの特性分布を短時間に測定できる。かくして、被測定光ファイバFUTの片端から光を入射するだけで、当該被測定光ファイバFUTの特性分布を短時間に測定でき、なおかつ雑音を除去してSN比が向上したブリルアン周波数シフトfBを生成し得る。 As another embodiment, a general electric spectrum analyzer is used as the frequency analyzers 20 and 47, and complex spectrum calculation processing for removing noise is repeatedly performed among the functions of the electric spectrum analyzer. The frequency analyzers 20 and 47 may be realized by using the function of generating the sweep frequency band or the fixed frequency of the electric spectrum analyzer without using the function. Even in this case, the characteristic distribution of the optical fiber FUT to be measured can be measured in a short time because the function of repeatedly performing complex spectrum calculation processing by the electric spectrum analyzer is not used. In this way, the Brillouin frequency shift f B with which the characteristic distribution of the optical fiber FUT to be measured can be measured in a short time and the S / N ratio has been improved by removing light only by entering light from one end of the optical fiber FUT to be measured. Can be generated.

（４）単一側波帯光変調器（SSBM：SSB変調器）を用いた他の実施形態による光ファイバ特性測定装置
図５との対応部分に同一符号を付して示す図６において、55は単一側波帯光変調器（SSBM：SSB変調器）を用いた他の実施形態による光ファイバ特性測定装置を示す。この図６は、強度周期変調器16が設けられた光ファイバ特性測定装置55と、これとは別の実施形態となる、位相周期変調器17が設けられた光ファイバ特性測定装置55との2つの実施形態を1つの図面に示したものである。 (4) Optical fiber characteristic measuring apparatus according to another embodiment using a single sideband optical modulator (SSBM: SSB modulator) In FIG. Shows an optical fiber characteristic measuring apparatus according to another embodiment using a single sideband optical modulator (SSBM: SSB modulator). 6 shows an optical fiber characteristic measuring apparatus 55 provided with the intensity periodic modulator 16 and an optical fiber characteristic measuring apparatus 55 provided with the phase periodic modulator 17 according to another embodiment. One embodiment is shown in one drawing.

図６に示した光ファイバ特性測定装置55は、主に、（i）被測定光ファイバとして偏波保持特性を有した被測定光ファイバ（以下、偏波保持型被測定光ファイバとも呼ぶ）PFUTを用いている点と、（ii）ポンプ光となるx偏波光に対して強度周期変調器16または位相周期変調器17により周期的な強度変調処理が行われている点と、（iii）周期的に変調するx偏波光のポンプ光により偏波保持型被測定光ファイバPFUT内にブリルアンダイナミックグレーティングを形成し、偏波保持型被測定光ファイバPFUT内で当該ブリルアンダイナミックグレーティングによりy偏波光のリード光が反射して得られるストークス光（反射光）を検出して偏波保持型被測定光ファイバPFUTの特性を測定する点で、上述した図５の光ファイバ特性測定装置41とは構成が相違している。   The optical fiber characteristic measuring apparatus 55 shown in FIG. 6 mainly includes (i) an optical fiber to be measured having a polarization maintaining characteristic as the optical fiber to be measured (hereinafter also referred to as a polarization maintaining optical fiber to be measured) PFUT And (ii) periodic intensity modulation processing is performed by the intensity periodic modulator 16 or the phase periodic modulator 17 on the x-polarized light that is the pump light, and (iii) the period A Brillouin dynamic grating is formed in the polarization-maintaining optical fiber PFUT using the x-polarized light pump light that is modulated periodically, and the y-polarized light is read by the Brillouin dynamic grating in the polarization-maintaining optical fiber PFUT. The configuration is different from the optical fiber characteristic measuring apparatus 41 of FIG. 5 described above in that the characteristics of the polarization maintaining optical fiber PFUT is measured by detecting the Stokes light (reflected light) obtained by reflecting the light. Have .

ここでは、先ず始めに強度周期変調器16が設けられた光ファイバ特性測定装置55について説明した後、別の実施形態である、位相周期変調器17が設けられた光ファイバ特性測定装置55について順に説明する。   Here, after first describing the optical fiber characteristic measuring device 55 provided with the intensity periodic modulator 16, the optical fiber characteristic measuring device 55 provided with the phase periodic modulator 17, which is another embodiment, in order. explain.

（４−１）強度周期変調器が設けられた光ファイバ特性測定装置
（４−１−１）光ファイバ特性測定装置の構成
この場合、光ファイバ特性測定装置55は、第1の光分岐器4aで分岐された一方のレーザ光を、光強度変調器（IM1）56a、光増幅器5a及び偏光コントローラ58aを順次介して他の光強度変調器（IM2）56bに出射する。光強度変調器（IM1）56aは、RF（Radio Frequency）信号発生器（RF1）57aからのRF信号を基に、半導体レーザ3からのレーザ光を強度変調して、例えば周波数成分を24[GHz]下げた出力光を生成する。偏光コントローラ58aは、光増幅器5aで増幅された出力光を、例えばx軸方向に揃えてx偏波光のポンプ光とし、これを光強度変調器56bに出射する。 (4-1) Optical fiber characteristic measuring device provided with intensity periodic modulator (4-1-1) Configuration of optical fiber characteristic measuring device In this case, the optical fiber characteristic measuring device 55 is the first optical branching device 4a. The one of the laser beams branched in step 1 is emitted to another light intensity modulator (IM2) 56b through the light intensity modulator (IM1) 56a, the optical amplifier 5a, and the polarization controller 58a in this order. The light intensity modulator (IM1) 56a modulates the intensity of the laser light from the semiconductor laser 3 based on the RF signal from the RF (Radio Frequency) signal generator (RF1) 57a, for example, the frequency component is 24 [GHz ] Generate lowered output light. The polarization controller 58a aligns the output light amplified by the optical amplifier 5a in the x-axis direction, for example, as x-polarized light pump light, and outputs this to the light intensity modulator 56b.

光強度変調器56bは、RF信号発生器（RF2）57bからのRF信号を基に、x偏波光を強度変調して、例えば-18〜20[GHz]の帯域で波長を掃引させ、これを可変帯域フィルタ（TBF1）60aに出射する。所定帯域で波長が掃引するx偏波光は、可変帯域フィルタ60aによりx偏波光に含まれた余分な周波数成分が除去された後、偏光コントローラ58bを介して、エリアER1の強度周期変調器16に出射される。   The light intensity modulator 56b modulates the intensity of the x-polarized light based on the RF signal from the RF signal generator (RF2) 57b and sweeps the wavelength in a band of, for example, -18 to 20 [GHz]. Output to variable bandpass filter (TBF1) 60a. The x-polarized light whose wavelength is swept in the predetermined band is removed to the intensity periodic modulator 16 in the area ER1 via the polarization controller 58b after the excess frequency component included in the x-polarized light is removed by the variable band filter 60a. Emitted.

強度周期変調器16は、x偏波光のポンプ光に対して強度変調（変化）を施す期間と、x偏波光のポンプ光に対して強度変調（変化）を施さない期間とを所定の変調周期1/fL（fLは、ロックイン周波数）で繰り返す周期的強度変調を与え、x偏波光の周期変調ポンプ光を生成し得る。実際上、この実施の形態の場合、強度周期変調器16は、x偏波光に対して強度変調（変化）を施さないでそのままx偏波光を出射する期間（1/2・（変調周期1/fL））と、x偏波光を遮断または低減させる期間（1/2・（変調周期1/fL））とを、変調周期1/fLで繰り返す周期変調ポンプ光を生成する。x偏波光の周期変調ポンプ光（X）は、光増幅器5b、偏光ビームスプリッタ62a、及び第2の光分岐器（サーキュレータ）7を順次介して、被測定光ファイバPFUTの一端に入射される。 The intensity period modulator 16 has a predetermined modulation period between a period during which intensity modulation (change) is applied to x-polarized pump light and a period during which intensity modulation (change) is not applied to x-polarized pump light. Periodic intensity modulation repeated at 1 / f L (f L is a lock-in frequency) can be applied to generate periodically modulated pump light of x-polarized light. In practice, in the case of this embodiment, the intensity periodic modulator 16 outputs the x-polarized light as it is without applying intensity modulation (change) to the x-polarized light (1/2 · (modulation period 1 / and f L)), and a period (1/2 · (modulation period 1 / f L)) to cut off or reduce the x-polarized wave light, to produce a periodic modulation pumping light repeating the modulation period 1 / f L. The periodically modulated pump light (X) of x-polarized light is incident on one end of the optical fiber PFUT to be measured through the optical amplifier 5b, the polarization beam splitter 62a, and the second optical splitter (circulator) 7 in order.

一方、第1の光分岐器4aで分岐された他方のレーザ光は、さらに第3の光分岐器4bで2つのレーザ光に分岐され、そのうち一方のレーザ光がリード光として光遅延器8aに出射される。リード光は、光遅延器8aで遅延された後、偏光コントローラ58cでy軸方向に揃ったy偏波光となる。y偏波光のリード光は、光増幅器5cにより増幅された後、偏光ビームスプリッタ62a、及び第2の光分岐器（サーキュレータ）7を順次介して、被測定光ファイバPFUTの一端に入射される。なお、ここで、ポンプ光となる第1偏波光としてのx偏波光と、リード光となる第2偏波光としてのy偏波光は、光の進行方向に垂直な面内で、互いに直角方向（x軸方向、y軸方向）に振動する2つの直線偏光成分をいう。   On the other hand, the other laser beam branched by the first optical branching device 4a is further branched into two laser beams by the third optical branching device 4b, and one of the laser beams is supplied to the optical delay device 8a as lead light. Emitted. The read light is delayed by the optical delay device 8a and then becomes y-polarized light aligned in the y-axis direction by the polarization controller 58c. The lead light of y-polarized light is amplified by the optical amplifier 5c and then incident on one end of the measured optical fiber PFUT through the polarization beam splitter 62a and the second optical branching device (circulator) 7 in order. Here, the x-polarized light as the first polarized light as the pump light and the y-polarized light as the second polarized light as the lead light are perpendicular to each other in a plane perpendicular to the light traveling direction ( Two linearly polarized light components that vibrate in the x-axis direction and y-axis direction).

偏波保持特性を有した被測定光ファイバPFUT内では、x偏波光のポンプ光が伝搬することにより音響波が形成される。ここで、ブリルアン散乱に関連した現象であって、このような音響波によって形成された屈折率の周期構造をブリルアンダイナミックグレーティングと呼ぶ。この場合、偏波保持型被測定光ファイバPFUT内では、x偏波面に入射されたx偏波光のポンプ光で励振された音響波がy偏波面に入射されたy偏波光のリード光を反射させストークス光が生成され、当該偏波保持型被測定光ファイバPFUTの一端から当該ストークス光が出射し得る。なお、この際、偏波保持型被測定光ファイバPFUTの一端からは、周期変調したy偏波光のストークス光だけでなく、偏波保持型被測定光ファイバPFUT内のブリルアン散乱（基本的には自然ブリルアン散乱）により生じた、周期変調したx偏波光のストークス光も出射され得る。   In the measured optical fiber PFUT having the polarization maintaining characteristic, an acoustic wave is formed by propagating the pump light of x-polarized light. Here, a phenomenon related to Brillouin scattering and a periodic structure of refractive index formed by such an acoustic wave is called a Brillouin dynamic grating. In this case, in the polarization maintaining optical fiber PFUT, the acoustic wave excited by the pump light of the x polarization light incident on the x polarization plane reflects the lead light of the y polarization light incident on the y polarization plane. Stokes light is generated, and the Stokes light can be emitted from one end of the polarization maintaining optical fiber PFUT. At this time, from one end of the polarization maintaining optical fiber PFUT, not only the periodically modulated y-polarized Stokes light but also the Brillouin scattering in the polarization maintaining optical fiber PFUT (basically, Stokes light of periodically polarized x-polarized light generated by (natural Brillouin scattering) can also be emitted.

偏波保持型被測定光ファイバPFUTの一端から出射したストークス光（周期変調ストークス光(X偏光およびY偏光)）は、第2の光分岐器7を介して偏光ビームスプリッタ62aに出射される。ストークス光は、偏光ビームスプリッタ62aによりx偏波光のストークス光(X)とy偏波光のストークス光(Y)とに分けられ、一方のy偏波光のストークス光は、光増幅器5dで増幅された後、可変帯域光フィルタ（TBF2）60b、偏光コントローラ58d、及び光カプラ13を順次介して、光ヘテロダイン受信器19に出射される。なお、x偏波光のストークス光については後述する。   Stokes light (periodically modulated Stokes light (X-polarized light and Y-polarized light)) emitted from one end of the polarization maintaining optical fiber PFUT is emitted to the polarization beam splitter 62a via the second optical splitter 7. The Stokes light is separated into Stokes light (X) of x-polarized light and Stokes light (Y) of y-polarized light by the polarization beam splitter 62a, and the Stokes light of y-polarized light is amplified by the optical amplifier 5d. Thereafter, the light is output to the optical heterodyne receiver 19 through the variable band optical filter (TBF2) 60b, the polarization controller 58d, and the optical coupler 13 in this order. The Stokes light of x-polarized light will be described later.

一方、第3の光分岐器4bで分岐された他方のレーザ光は、参照光として、SSB変調器43、光遅延器8b、光増幅器46、可変帯域光フィルタ（TBF3）60c、偏光コントローラ58e及び光カプラ13を順次介して、光ヘテロダイン受信器19に出射される。SSB変調器43は、発振器（SG）44からの信号（例えば約-11.26GHzだけ参照光を周波数シフトし、これを光遅延器8bで遅延させた後、光増幅器46を介して可変帯域光フィルタ（TBF3）60cに出射させる。参照光は、可変帯域光フィルタ（TBF3）60cにより余分な周波数成分が除去された後、偏光コントローラ58eにより、例えばy軸方向に揃ったy偏波光にされ、光カプラ13を介して光ヘテロダイン受信器19に出射される。   On the other hand, the other laser beam branched by the third optical splitter 4b is used as reference light, as an SSB modulator 43, an optical delay device 8b, an optical amplifier 46, a variable band optical filter (TBF3) 60c, a polarization controller 58e, and The light is output to the optical heterodyne receiver 19 through the optical coupler 13 in sequence. The SSB modulator 43 shifts the frequency of the reference light from the oscillator (SG) 44 (for example, about −11.26 GHz, delays this with the optical delay device 8b, and then passes the optical signal through the optical amplifier 46. (TBF3) 60c emits the reference light, after excess frequency components are removed by the variable band optical filter (TBF3) 60c, the polarization controller 58e converts the reference light into, for example, y-polarized light aligned in the y-axis direction. The light is output to the optical heterodyne receiver 19 through the coupler 13.

y偏波光の参照光と、周期変調したy偏波光のストークス光とをそれぞれ受ける光ヘテロダイン受信器19は、ストークス光と、このストークス光と周波数の異なる参照光とを重ね合わせ、両光の周波数差に等しい電気的なビート信号を生成する。   The optical heterodyne receiver 19 that receives the reference light of the y-polarized light and the Stokes light of the periodically-polarized y-polarized light respectively superimposes the Stokes light and the reference light having a different frequency, and the frequency of both lights Generate an electrical beat signal equal to the difference.

周波数解析器47は、光ヘテロダイン受信器19から出力する電気的なビート信号の強度を観測する。上述したように、偏波保持型被測定光ファイバPFUTに伸縮歪みや温度変化が生じると、こうした歪みや温度変化によって、ブリルアンダイナミックグレーティング（BDGと表記）スペクトラムのピーク周波数fBDGが変動する。光強度変調器56bをRF信号発生器（RF2）57bからのRF信号を基に、強度変調して、例えば-18〜20[GHz]の帯域で波長を掃引させて上記ビート信号を観測することにより、BDGスペクトラムを得る。この掃引は、リード光光路に設けたSSB変調器43によって、発振器（SG）44の信号を掃引して行ってもよい。周波数解析器47およびロックイン検出器26は、こうしたBDGスペクトラムを、光ヘテロダイン受信器19からのビート信号から測定するものである。 The frequency analyzer 47 observes the intensity of the electrical beat signal output from the optical heterodyne receiver 19. As described above, when stretching distortion or temperature change occurs in the polarization maintaining optical fiber PFUT, the peak frequency f BDG of the Brillouin dynamic grating (denoted as BDG) spectrum fluctuates due to such distortion or temperature change. The optical intensity modulator 56b is intensity-modulated based on the RF signal from the RF signal generator (RF2) 57b, and the beat signal is observed by sweeping the wavelength in a band of, for example, -18 to 20 [GHz]. To get the BDG spectrum. This sweep may be performed by sweeping the signal of the oscillator (SG) 44 by the SSB modulator 43 provided in the read optical path. The frequency analyzer 47 and the lock-in detector 26 measure the BDG spectrum from the beat signal from the optical heterodyne receiver 19.

周波数解析器47は、光ヘテロダイン受信器19から出力された電気的なビート信号に、固定周波数発振器50からの固定周波数信号（例えば約400MHｚの固定周波数）をミキサ49でかけ合わせ、フィルタ（例えば、バントパスフィルタ（バンド幅8MHz））51を通過させた後に検波する。光強度変調器56bをRF信号発生器（RF2）57bからのRF信号を基に、強度変調して、例えば-18〜20[GHz]の帯域で波長を掃引させて光ヘテロダイン受信器19からの電気的なビート信号からBDGスペクトラムを得て、BDGスペクトラムのピーク値を得る。この掃引は、リード光光路に設けたSSB変調器43によって、発振器（SG）44の信号を掃引して行ってもよい。このように周波数解析器47は、光ヘテロダイン受信器19からの電気的なビート信号強度を測定している。なお、バンドパスフィルタであるフィルタ51では、変調周期1/fLのロックイン周波数fLが含まれるように、フィルタ帯域幅が設定される。 The frequency analyzer 47 multiplies the electrical beat signal output from the optical heterodyne receiver 19 by a fixed frequency signal (for example, a fixed frequency of about 400 MHz) from the fixed frequency oscillator 50 by a mixer 49, and filters (for example, a band) The signal is detected after passing through a pass filter (bandwidth 8 MHz) 51. The optical intensity modulator 56b is intensity-modulated based on the RF signal from the RF signal generator (RF2) 57b, and sweeps the wavelength in the band of, for example, -18 to 20 [GHz], and the optical heterodyne receiver 19 The BDG spectrum is obtained from the electrical beat signal, and the peak value of the BDG spectrum is obtained. This sweep may be performed by sweeping the signal of the oscillator (SG) 44 by the SSB modulator 43 provided in the read optical path. Thus, the frequency analyzer 47 measures the electric beat signal intensity from the optical heterodyne receiver 19. In the filter 51 is a band-pass filter, to include a lock-in frequency f L of the modulation period 1 / f L, the filter bandwidth is set.

ここで、この実施の形態における周波数解析器47でも、電気スペクトラムアナライザとは異なり、雑音を除去するためのスペクトラム演算処理を一切行っておらず、単に光ヘテロダイン受信器19からのビート信号強度を測定しているだけであるため、従来、電気スペクトラムアナライザで行われていたスペクトラム演算処理時間を不要とし、その分、短時間で光ヘテロダイン受信器19からのビート信号をピーク周波数変動信号として測定し得る。なお、周波数解析器47では、光ヘテロダイン受信器19からのビート信号をピーク周波数変動信号として測定する際、雑音を除去するためのスペクトラム演算処理を行っていないことから、雑音が存在したSN比の低いピーク周波数変動として測定し得る。   Here, unlike the electric spectrum analyzer, the frequency analyzer 47 in this embodiment does not perform any spectrum calculation processing for removing noise, and simply measures the beat signal intensity from the optical heterodyne receiver 19. Therefore, the spectrum calculation processing time conventionally performed by an electric spectrum analyzer is unnecessary, and the beat signal from the optical heterodyne receiver 19 can be measured as a peak frequency fluctuation signal in a short time. . In the frequency analyzer 47, when the beat signal from the optical heterodyne receiver 19 is measured as a peak frequency fluctuation signal, spectrum calculation processing for removing noise is not performed. It can be measured as low peak frequency variation.

周波数解析器47の測定結果は、上述した実施の形態と同様に、ロックイン検出器26を通ることにより、強度周期変調器16でポンプ光を強度変調したときのロックイン周波数fLで同期検波され、雑音成分が抑制された直流ないし低周波数成分としてBDGスペクトラムを生成し、これからBDGシフトfBDGが求められ、これらが最終的なデータとしてオシロスコープ等の観測データ処理手段32に出力され得る。 The measurement result of the frequency analyzer 47 passes through the lock-in detector 26 as in the above-described embodiment, thereby performing synchronous detection at the lock-in frequency f L when the intensity of the pump light is modulated by the intensity periodic modulator 16. Then, a BDG spectrum is generated as a direct current or low frequency component in which the noise component is suppressed, and a BDG shift f BDG is obtained therefrom , and these can be output as final data to observation data processing means 32 such as an oscilloscope.

なお、この際、光ファイバ特性測定装置55は、偏光ビームスプリッタ62bにより分岐したx偏波光のストークス光に対しても、図６に示したように、SSB変調器43等を経由して、当該ストークス光と周波数が異なりx偏波光となった参照光と重ね合わせる。そして、光ファイバ特性測定装置55は、x偏波光のストークス光と、x偏波光の参照光の両光の周波数差に等しい電気的なビート信号を光ヘテロダイン受信器19で生成し、図６に示した実施形態と同様に、周波数解析器47及びロックイン検出器26によりブリルアン周波数シフトfBを生成する。 At this time, the optical fiber characteristic measuring device 55 also applies the Stokes light of the x-polarized light branched by the polarization beam splitter 62b via the SSB modulator 43 or the like as shown in FIG. It is superposed with reference light that has a different frequency from Stokes light and becomes x-polarized light. Then, the optical fiber characteristic measuring device 55 generates an electric beat signal equal to the frequency difference between the Stokes light of the x-polarized light and the reference light of the x-polarized light by the optical heterodyne receiver 19, and FIG. Similar to the illustrated embodiment, the Brillouin frequency shift f B is generated by the frequency analyzer 47 and the lock-in detector 26.

このようにして、光ファイバ特性測定装置55は、ブリルアンダイナミックグレーティングBDGにより反射したy偏波光のストークス光からブリルアンダイナミックグレーティング（BDG）シフトfBDGの変動を測定するだけでなく、x偏波光のストークス光からもブリルアン周波数シフトfBの変動を測定し得るようになされている。ここで、y偏波光のストークス光から測定したBDGシフトfBDGと、x偏波光のストークス光から測定したブリルアン周波数シフトfBとは、温度と歪への依存性を調べると、互いに符号が逆になることが知られていることから、光ファイバ特性測定装置55では、所定の演算（例えば、「Complete discrimination of strain and temperature using Brillouin frequency shift and birefringence in a polarization-maintaining fiber」2 February 2009 / Vol. 17, No. 3 / OPTICS EXPRESS 1248 参照）を行うことで、偏波保持型被測定光ファイバPFUTにおける温度と歪とを同時に分離して測定し得る。 In this way, the optical fiber characteristic measuring device 55 not only measures the fluctuation of the Brillouin dynamic grating (BDG) shift f BDG from the Stokes light of the y-polarized light reflected by the Brillouin dynamic grating BDG, but also the Stokes of the x-polarized light. The variation of the Brillouin frequency shift f B can also be measured from light. Here, the BDG shift f BDG measured from the Stokes light of the y-polarized light and the Brillouin frequency shift f B measured from the Stokes light of the x-polarized light are opposite in sign when the dependence on temperature and strain is examined. It is known that the optical fiber characteristic measuring device 55 performs a predetermined calculation (for example, “Complete discrimination of strain and temperature using Brillouin frequency shift and birefringence in a polarization-maintaining fiber” 2 February 2009 / Vol. 17, No. 3 / OPTICS EXPRESS 1248), the temperature and strain in the polarization maintaining optical fiber PFUT can be separated and measured simultaneously.

ここで、図７Ａの左側のグラフは、光ファイバ特性測定装置55において、y偏波光でなるストークス光を基に求めたスペクトルを示しており、縦軸がパワーを示し、横軸が周波数を示す。図７ＡにおけるW1は、強度周期変調器16によりx偏波光のポンプ光を遮断したときに得られるy偏波光のストークス光を基に求めたスペクトルを示す。一方、W2は、強度周期変調器16により強度変調（変化）を施さずにx偏波光のポンプ光をそのまま出射したときに得られるy偏波光のストークス光を基に求めたスペクトルを示す。   Here, the graph on the left side of FIG. 7A shows a spectrum obtained based on Stokes light, which is y-polarized light, in the optical fiber characteristic measuring device 55, the vertical axis shows power, and the horizontal axis shows frequency. . W1 in FIG. 7A indicates a spectrum obtained based on the Stokes light of y-polarized light obtained when the pump light of x-polarized light is blocked by the intensity periodic modulator 16. On the other hand, W2 represents a spectrum obtained based on Stokes light of y-polarized light obtained when the pump light of x-polarized light is emitted as it is without being subjected to intensity modulation (change) by the intensity periodic modulator 16.

因みに、RBW（Resolution Band-Width）は分解能帯域を示している。ここで、波形W1と波形W2は、帯域幅は同じであるものの、偏波保持型被測定光ファイバPFUT内にポンプ光を入射することで偏波保持型被測定光ファイバPFUT内でのリード光の反射が増えることから、波形W2のほうが波形W1よりもパワーが増加する。そして、波形W1と波形W2との差が、ブリルアンダイナミックグレーティングにより増加したBDGスペクトルであり、矢印Ａ１で示す図７Ａ右側に示すような波形W3となり得る。このように波形W1,W2,W3のピーク周波数を基に、偏波保持型被測定光ファイバPFUT内のある位置での特性情報を得ることができる。   Incidentally, RBW (Resolution Band-Width) indicates a resolution band. Here, the waveform W1 and the waveform W2 have the same bandwidth, but when the pump light enters the polarization maintaining optical fiber PFUT, the lead light in the polarization maintaining optical fiber PFUT is read. Therefore, the waveform W2 has more power than the waveform W1. The difference between the waveform W1 and the waveform W2 is the BDG spectrum increased by the Brillouin dynamic grating, and can be a waveform W3 as shown on the right side of FIG. 7A indicated by the arrow A1. Thus, characteristic information at a certain position in the polarization maintaining type optical fiber PFUT can be obtained based on the peak frequencies of the waveforms W1, W2, and W3.

なお、図７Ｂは、バックグラウンドノイズも考慮したときの波形W4,W5を示す。W4は、強度周期変調器16によりx偏波光のポンプ光を遮断したときに得られるy偏波光のストークス光を基に求めたブリルアンゲインスペクトルを示し、W5は、強度周期変調器16により強度変調（変化）を施さずにx偏波光のポンプ光をそのまま出射したときに得られるy偏波光のストークス光を基に求めたBDGスペクトルを示す。   FIG. 7B shows waveforms W4 and W5 when background noise is also taken into consideration. W4 indicates the Brillouin gain spectrum obtained based on the Stokes light of y-polarized light obtained when the intensity-polarization modulator 16 blocks the x-polarized pump light. W5 indicates the intensity modulation by the intensity-periodic modulator 16. The BDG spectrum calculated | required based on the Stokes light of y polarization light obtained when the pump light of x polarization light is emitted as it is without performing (change) is shown.

図７Ｂに示したように、バックグラウンドノイズもブリルアンダイナミックグレーティングの影響を受け、パワーが増加しているが、このようなバックグラウンドノイズが含まれている場合でも、波形W4,W5のいずれにおいてもBDGスペクトルがピーク状に現われ、このピーク周波数を基に、偏波保持型被測定光ファイバPFUT内のある位置での特性情報を得ることができる。   As shown in FIG. 7B, the background noise is also affected by the Brillouin dynamic grating and the power is increased. Even when such background noise is included, both the waveforms W4 and W5 A BDG spectrum appears in a peak shape, and based on this peak frequency, characteristic information at a certain position in the polarization maintaining type optical fiber PFUT can be obtained.

（４−１−２）作用及び効果
以上の構成において、BOCDR法を利用した光ファイバ特性測定装置55では、偏波保持型被測定光ファイバPFUTの片側から光を入射するだけで、偏波保持型被測定光ファイバPFUTの診断を可能にする。これを実現するために、光ファイバ特性測定装置55では、強度周期変調器16により周期変調したx偏波光のポンプ光と、y偏波光のリード光とを、偏波保持型被測定光ファイバPFUTの片端のみから入射し、偏波保持型被測定光ファイバPFUT内で発生するブリルアンダイナミックグレーティングにより反射したy偏波光のストークス光を、光ヘテロダイン受信器19で受光する。 (4-1-2) Operation and Effect In the above configuration, the optical fiber characteristic measuring device 55 using the BOCDR method can maintain the polarization only by entering light from one side of the polarization maintaining optical fiber PFUT. Enables diagnosis of PFUT mold optical fiber. In order to achieve this, the optical fiber characteristic measuring device 55 uses the polarization-maintaining optical fiber PFUT that maintains the polarization-maintaining optical fiber PFUT and the x-polarized light pump light periodically modulated by the intensity periodic modulator 16. The Stokes light of y-polarized light that is incident from only one end of the light and is reflected by the Brillouin dynamic grating generated in the polarization maintaining optical fiber PFUT is received by the optical heterodyne receiver 19.

ここで、強度周期変調器16で周期変調したポンプ光によって生じるブリルアンダイナミックグレーティングにより反射したy偏波光のストークス光と、SSB変調器43により周波数シフトされたy偏波光の参照光とを干渉させると、両光の周波数差に相当するビート周波数にBDGにより反射された光のパワーが現れる。このとき光強度変調器56bをRF信号発生器（RF2）57bからのRF信号を基に、強度変調して、例えば-18〜20[GHz]の帯域で波長を掃引しながらこのパワーを測定すれば、BDGスペクトルを得ることができる。またこの掃引は、リード光光路に設けたSSB変調器43によって、発振器（SG）44の信号を掃引して行ってもよい。このBDGスペクトルのピーク値ｆBDGがどの程度変化しているのかを、周波数解析器47及びロックイン検出器26で観測すれば、偏波保持型被測定光ファイバPFUT中の歪みや温度の変化に関する情報を測定できる。 Here, when the Stokes light of y-polarized light reflected by the Brillouin dynamic grating generated by the pump light periodically modulated by the intensity periodic modulator 16 interferes with the reference light of y-polarized light frequency-shifted by the SSB modulator 43, The power of the light reflected by the BDG appears at the beat frequency corresponding to the frequency difference between the two lights. At this time, the optical intensity modulator 56b is intensity-modulated based on the RF signal from the RF signal generator (RF2) 57b, and this power is measured while sweeping the wavelength in a band of, for example, -18 to 20 [GHz]. For example, a BDG spectrum can be obtained. Further, this sweep may be performed by sweeping the signal of the oscillator (SG) 44 by the SSB modulator 43 provided in the read optical path. If the frequency analyzer 47 and the lock-in detector 26 are used to observe how much the peak value f BDG of the BDG spectrum has changed, the distortion and temperature change in the polarization-maintaining optical fiber PFUT is observed. Information can be measured.

また、強度周期変調器16を設けた光ファイバ特性測定装置55では、光源2からの連続発振光の周波数を信号発生器3aで変調して、受光器である光ヘテロダイン受信器19内に設けた2つのＰＤ（図示せず）上で、周期変調したストークス光と、参照光との干渉状態を制御することで、偏波保持型被測定光ファイバPFUT内の全ての位置で発生したブリルアン散乱の中から、ある位置で発生した散乱のみを光ヘテロダイン受信器19で抽出できる。つまり、半導体レーザ3からの出力光に信号発生器3aで周波数変調を施すことにより、前記ある位置を除く殆ど全ての位置から発生する自然ブリルアン散乱光と参照光との周波数差は変動するため、これを周波数解析器47で観測すると、その信号強度は周波数軸上で拡がったものとなる。   Further, in the optical fiber characteristic measuring device 55 provided with the intensity periodic modulator 16, the frequency of the continuous wave light from the light source 2 is modulated by the signal generator 3a and provided in the optical heterodyne receiver 19 which is a light receiver. By controlling the interference state between the periodically modulated Stokes light and the reference light on two PDs (not shown), the Brillouin scattering generated at all positions in the polarization maintaining optical fiber PFUT is measured. From the inside, only the scattering generated at a certain position can be extracted by the optical heterodyne receiver 19. That is, by applying frequency modulation to the output light from the semiconductor laser 3 by the signal generator 3a, the frequency difference between the natural Brillouin scattered light generated from almost all positions except the certain position and the reference light fluctuates. When this is observed by the frequency analyzer 47, the signal intensity spreads on the frequency axis.

一方、特別なある位置からの散乱光は、参照光と同期して周波数が変化し、両光の周波数差が一定となり、これがBDGシフトfBDGを与える。そのため、この特別な位置からの散乱光による信号強度は、周波数解析器47で雑音が含まれているもののピーク状に現われ、このピーク周波数を基に、偏波保持型被測定光ファイバPFUT内のある位置での特性情報を得ることができる。 On the other hand, the scattered light from a particular position changes in frequency in synchronization with the reference light, and the frequency difference between the two lights becomes constant, which gives a BDG shift f BDG . Therefore, the signal intensity due to the scattered light from this special position appears in a peak shape although noise is included in the frequency analyzer 47. Based on this peak frequency, the signal intensity in the polarization maintaining optical fiber PFUT is measured. Characteristic information at a certain position can be obtained.

さらに、強度周期変調器16を設けた光ファイバ特性測定装置41では、偏波保持型被測定光ファイバPFUT内の特別なある位置が、信号発生器3aによる出力光の変調周波数により決められることから、信号発生器3aでこの変調周波数を変化させることにより、偏波保持型被測定光ファイバPFUT内の決められた位置のみではなく、偏波保持型被測定光ファイバPFUT内に沿った様々な位置で発生したBDGスペクトルのピーク周波数を、観測データとして周波数解析器47から観測データ処理手段32に出力できる。   Furthermore, in the optical fiber characteristic measuring device 41 provided with the intensity periodic modulator 16, a specific position in the polarization maintaining optical fiber PFUT to be measured is determined by the modulation frequency of the output light from the signal generator 3a. By changing this modulation frequency with the signal generator 3a, not only a predetermined position in the polarization maintaining optical fiber PFUT but also various positions along the polarization maintaining optical fiber PFUT. Can be output from the frequency analyzer 47 to the observation data processing means 32 as observation data.

なお、観測データ処理手段32では、信号発生器3aでどのような周波数で光源2からの出力光に対し周波数変調を施しているのかを把握させてもよく、この場合、取得した観測データが偏波保持型被測定光ファイバPFUT内のどの位置に相当するものなのかを判断できる。そのため、偏波保持型被測定光ファイバPFUT内のある範囲に渡る特性情報を、観測データ処理手段32により正確に処理解析できる。   Note that the observation data processing means 32 may grasp at what frequency the signal generator 3a performs frequency modulation on the output light from the light source 2. In this case, the acquired observation data is biased. It can be determined which position in the wave holding type optical fiber PFUT corresponds to the position. Therefore, the observation data processing means 32 can accurately process and analyze characteristic information over a certain range in the polarization maintaining optical fiber PFUT.

これに加えて、この際、光ファイバ特性測定装置55に設けた周波数解析器47では、雑音を除去せずに、BDGからの反射信号を単に光ヘテロダイン受信器19からのビート信号として測定するだけであるため、電気スペクトラムアナライザで行われているような雑音を除去するための複雑なスペクトラム演算処理を一切行っておらず、その分、光ヘテロダイン受信器19からのビート信号からBDGスペクトルを短時間で測定し得る。   In addition, at this time, the frequency analyzer 47 provided in the optical fiber characteristic measuring device 55 merely measures the reflected signal from the BDG as a beat signal from the optical heterodyne receiver 19 without removing noise. Therefore, it does not perform any complicated spectrum calculation processing to remove noise as is done with an electric spectrum analyzer, and the BDG spectrum is shortened from the beat signal from the optical heterodyne receiver 19 for that time. Can be measured.

また、強度周期変調器16を設けた光ファイバ特性測定装置55では、ロックイン検出器26によって、強度周期変調器16によりポンプ光を周期的に強度変調させたときのロックイン周波数fLで同期検波することにより、雑音成分が抑制された直流ないし低周波数成分としてBDGによる反射光パワーを測定できる。 In the optical fiber characteristic measuring device 55 provided with the intensity periodic modulator 16, the lock-in detector 26 synchronizes the pump light with the lock-in frequency f L when the intensity periodic modulator 16 periodically modulates the pump light. By detecting, the reflected light power by the BDG can be measured as a direct current or low frequency component in which the noise component is suppressed.

さらに、これに加えて、光ファイバ特性測定装置55では、偏波保持型被測定光ファイバPFUT内で反射したx偏波光のストークス光についても、上述と同様に、SSB変調器43により周波数シフトされたx偏波光の参照光と干渉させることで、両光の周波数差に相当するビート周波数として他のブリルアン周波数シフトfBが分かる。 In addition, in the optical fiber characteristic measuring device 55, the Stokes light of x-polarized light reflected in the polarization maintaining optical fiber PFUT is also frequency-shifted by the SSB modulator 43 as described above. By interfering with the reference light of the x-polarized light, another Brillouin frequency shift f B is known as a beat frequency corresponding to the frequency difference between the two lights.

従って、この光ファイバ特性測定装置55では、y偏波光のストークス光から測定したブリルアンダイナミックグレーティング（BDG）シフトfBDGと、x偏波光のストークス光から測定したブリルアン周波数シフトfBとの両方を得ることができるので、公知の演算式を用いた所定の演算処理を行うことにより、偏波保持型被測定光ファイバPFUTにおける温度と歪とを同時に分離して測定できる。 Therefore, the optical fiber characteristic measuring device 55 obtains both the Brillouin dynamic grating (BDG) shift f BDG measured from the Stokes light of the y-polarized light and the Brillouin frequency shift f B measured from the Stokes light of the x-polarized light. Therefore, by performing a predetermined calculation process using a known calculation formula, the temperature and strain in the polarization maintaining optical fiber PFUT can be separated and measured simultaneously.

以上の構成によれば、ポンプ光の変調周期1/fLのロックイン周波数fLを基準に、ロックイン検出器26によって、周波数解析器47からの出力から雑音を除去した直流ないし低周波数成分だけを抽出して、当該直流ないし低周波数成分から、ある位置でのブリルアンダイナミックグレーティング（BDG）シフトfBDG及びブリルアン周波数シフトfBを検出できる。これにより、光ファイバ特性測定装置55でも、周波数解析器47において、電気スペクトラムアナライザが備える機能のうち雑音を除去するための複雑なスペクトラム演算処理を繰り返し行う機能が必要なくなり、その分、偏波保持型被測定光ファイバPFUTの特性分布を短時間に測定できる。かくして、偏波保持型被測定光ファイバPFUTの片端から光を入射するだけで、当該偏波保持型被測定光ファイバPFUTの特性分布を短時間に測定でき、なおかつ雑音を除去してSN比が向上したブリルアンダイナミックグレーティング（BDG）シフトfBDG及びブリルアン周波数シフトfBを生成し得る。 According to the above configuration, a DC or low frequency component in which noise is removed from the output from the frequency analyzer 47 by the lock-in detector 26 based on the lock-in frequency f L of the modulation period 1 / f L of the pump light. From this DC or low frequency component, the Brillouin dynamic grating (BDG) shift f BDG and the Brillouin frequency shift f B at a certain position can be detected. As a result, even in the optical fiber characteristic measuring device 55, the frequency analyzer 47 does not need the function of repeatedly performing complex spectrum calculation processing for removing noise out of the functions of the electric spectrum analyzer, and accordingly, polarization maintaining The characteristic distribution of the measured optical fiber PFUT can be measured in a short time. In this way, the characteristic distribution of the polarization maintaining optical fiber PFUT can be measured in a short time just by entering light from one end of the polarization maintaining optical fiber PFUT. An improved Brillouin dynamic grating (BDG) shift f BDG and Brillouin frequency shift f B can be generated.

（４−１−３）実験例
次に、図６に示す強度周期変調器16を有する光ファイバ特性測定装置55を用いた実験例と、その結果について説明する。この実験例では、光源2の半導体レーザ3として1550nmの分布帰還型レーザダイオード（DFB LD）を利用し、試験用の偏波保持型被測定光ファイバPFUT内で相関ピークを発生させるために、信号発生器3aにより正弦波周波数変調を与えた。半導体レーザ3からの出力光の周波数変調周波数ｆmは、940〜960kHzに設定し、変調振幅〜4GHzに設定した。半導体レーザ3からの出力は、カプラである第1の光分岐器4aによって2つの光ビームに分割し、一方の光ビームからポンプ光を生成し、他方の光ビームからリード光及び参照光を生成した。 (4-1-3) Experimental Example Next, an experimental example using the optical fiber characteristic measuring device 55 having the intensity periodic modulator 16 shown in FIG. 6 and the result thereof will be described. In this experimental example, a 1550 nm distributed feedback laser diode (DFB LD) is used as the semiconductor laser 3 of the light source 2, and a signal is generated in order to generate a correlation peak in the test polarization maintaining optical fiber PFUT. Sinusoidal frequency modulation was given by the generator 3a. The frequency modulation frequency fm of the output light from the semiconductor laser 3 was set to 940 to 960 kHz, and the modulation amplitude was set to 4 GHz. The output from the semiconductor laser 3 is split into two light beams by the first optical splitter 4a, which is a coupler, and pump light is generated from one light beam, and lead light and reference light are generated from the other light beam. did.

ポンプ光として用いる一方の光ビームは、光強度変調器（IM1）56aで周波数成分を24GHz下げた後、光増幅器（EDFA）5aで増幅し、さらに偏光コントローラ58aでx軸方向に揃えてx偏波光とした後、光強度変調器56bにより-18〜20[GHz]の帯域で波長を掃引した。さらに、これを可変帯域フィルタ（TBF1）60aでx偏波光に含まれた余分な周波数成分を除去し、再び偏光コントローラ58bでx軸方向に揃えたポンプ光を生成し、これを強度周期変調器16に出射した。   One light beam used as pump light is amplified by an optical amplifier (EDFA) 5a after the frequency component is lowered by 24 GHz by an optical intensity modulator (IM1) 56a, and further aligned by the polarization controller 58a in the x-axis direction to obtain an x-polarization. After making the wave light, the wavelength was swept in the band of -18 to 20 [GHz] by the light intensity modulator 56b. In addition, the variable frequency filter (TBF1) 60a removes excess frequency components included in the x-polarized light, and the polarization controller 58b again generates pump light aligned in the x-axis direction. 16

強度周期変調器16では、ロックイン周波数fLを232.7kHzとして、x偏波光でなるポンプ光の光強度をそのままとした期間（1/2・（変調周期1/fL））と、当該ポンプ光を遮断または低減させた期間（1/2・（変調周期1/fL））とが、変調周期1/fLで繰り返す周期的強度変調をポンプ光に与え、x偏波光の周期変調ポンプ光を生成した。次いで、周期変調ポンプ光を光増幅器（EDFA）5bで増幅させた後、偏光ビームスプリッタ62a及び第2の光分岐器（サーキュレータ）7を順次介して、偏波保持型被測定光ファイバPFUTの片端に入射した。 In the intensity periodic modulator 16, the lock-in frequency f L is set to 232.7 kHz, the period (1/2 · (modulation period 1 / f L )) with the light intensity of the pump light composed of x-polarized light as it is, and the pump Periodic modulation pump for x-polarized light by applying periodic intensity modulation to the pump light that is repeated at the modulation period 1 / f L during the period when light is blocked or reduced (1/2 (modulation period 1 / f L )) Generated light. Next, after the periodic modulated pump light is amplified by the optical amplifier (EDFA) 5b, one end of the polarization maintaining type measured optical fiber PFUT is sequentially passed through the polarization beam splitter 62a and the second optical splitter (circulator) 7. It was incident on.

第1の光分岐器4aによって分岐された他方の光ビームは、さらに第2の光分岐器4bによって2つの光ビームに分岐され、一方の光ビームからリード光を生成し、他方の光ビームから参照光を生成した。リード光となる一方の光ビームは、41mの遅延用ファイバ（光遅延器8a）を通過させ、偏光コントローラ58cでy偏波光とした。一方、参照光となる他方の光ビームは、SSB変調器43によって、約11.26GHz周波数シフトさせた後、10kmの遅延用ファイバ（光遅延器8b）を通過させ、偏光コントローラ58eでy偏波光の参照光とした。   The other light beam branched by the first light branching device 4a is further branched into two light beams by the second light branching device 4b, and a read light is generated from one light beam, and the other light beam is generated from the other light beam. A reference beam was generated. One light beam to be the read light is passed through a 41 m delay fiber (optical delay device 8a) and converted into y-polarized light by the polarization controller 58c. On the other hand, the other light beam serving as the reference light is frequency-shifted by about 11.26 GHz by the SSB modulator 43 and then passed through a 10 km delay fiber (optical delay device 8b). The polarization controller 58e Reference light was used.

偏波保持型被測定光ファイバPFUTとして、全長300ｍの一般的な偏波保持特性を有したファイバEと、全長500ｍの一般的な偏波保持特性を有した他のファイバFと、全長500ｍの一般的な偏波保持特性を有した他のファイバGの3種類の偏波保持型被測定光ファイバを用意し、これらをファイバE,F,Gの順に一直線状に繋げたものを使用した。   As a polarization maintaining optical fiber PFUT, a fiber E having a general polarization maintaining characteristic with a total length of 300 m, another fiber F having a general polarization maintaining characteristic with a total length of 500 m, and a total length of 500 m Three types of polarization-maintaining optical fibers to be measured, other fibers G having general polarization-maintaining characteristics, were prepared, and these were connected in a straight line in the order of fibers E, F, and G.

そして、上述した光ファイバ特性測定装置55を用いて、ファイバE,F,Gにおけるブリルアン周波数シフトfBを調べたところ、図８に示すような結果が得られた。図８では、縦軸にブリルアン周波数シフト（BFS:Brillouin Frequency Shift）fBを示し、横軸に偏波保持型被測定光ファイバPFUTの長さを示した。図８から、ファイバE,F,Gでそれぞれ異なるブリルアン周波数シフトfBを測定でき、そのシフト量から、偏波保持型被測定光ファイバPFUTのどの領域でどのファイバE,F,Gであるかを確認できた。 Then, when the Brillouin frequency shift f B in the fibers E, F, and G was examined using the optical fiber characteristic measuring device 55 described above, a result as shown in FIG. 8 was obtained. In FIG. 8, the vertical axis represents Brillouin Frequency Shift (BFS) f B , and the horizontal axis represents the length of the polarization maintaining optical fiber PFUT. From FIG. 8, it is possible to measure different Brillouin frequency shifts f B for the fibers E, F, and G. From the shift amount, which fiber E, F, and G is in which region of the polarization maintaining type optical fiber PFUT. Was confirmed.

次に、上述した光ファイバ特性測定装置55を用いて、上記の偏波保持型被測定光ファイバPFUTにおけるブリルアンダイナミックグレーティング（BDG）スペクトル（反射スペクトル）の分布を計測したところ、図９に示すような結果が得られた。図９は、縦軸に信号強度を示し、横軸に偏波保持型被測定光ファイバPFUTの長さを示し、奥行軸に、光強度変調器56bにより-18〜20[GHz]の帯域で波長を掃引したときの反射スペクトルを示した。図９から、反射スペクトルのピークがどの周波数にあるのか明確に認識でき、このピーク周波数を基に、偏波保持型被測定光ファイバPFUT内のある位置での特性情報を得られることが確認できた。   Next, when the distribution of the Brillouin dynamic grating (BDG) spectrum (reflection spectrum) in the polarization maintaining optical fiber PFUT is measured using the optical fiber characteristic measuring device 55 described above, as shown in FIG. Results were obtained. FIG. 9 shows the signal intensity on the vertical axis, the length of the polarization maintaining optical fiber PFUT on the horizontal axis, and the depth axis in the band of -18 to 20 [GHz] by the light intensity modulator 56b. The reflection spectrum when the wavelength was swept was shown. From FIG. 9, it is possible to clearly recognize at which frequency the peak of the reflection spectrum is present, and based on this peak frequency, it can be confirmed that characteristic information at a certain position in the polarization maintaining type optical fiber PFUT can be obtained. It was.

（４−２）位相周期変調器が設けられた光ファイバ特性測定装置
（４−２−１）光ファイバ特性測定装置の構成
次に、図６において、SSB変調器43が設けられ、かつエリアER2に位相周期変調器17が設けられた光ファイバ特性測定装置55について説明する。この光ファイバ特性測定装置55は、上述した「（４−１）強度周期変調器が設けられた光ファイバ特性測定装置」にて説明した強度周期変調器16に替えて、エリアER2に位相周期変調器17を設けた点のみが相違している。なお、ここでは、説明の重複を避けるため、位相周期変調器17に着目して以下説明する。 (4-2) Optical fiber characteristic measuring apparatus provided with phase period modulator (4-2-1) Configuration of optical fiber characteristic measuring apparatus Next, in FIG. 6, an SSB modulator 43 is provided and area ER2 The optical fiber characteristic measuring device 55 provided with the phase period modulator 17 will be described. This optical fiber characteristic measuring device 55 is replaced with the intensity periodic modulator 16 described in the above-mentioned “(4-1) Optical fiber characteristic measuring device provided with an intensity periodic modulator”, and phase period modulation is performed in the area ER2. The only difference is that the device 17 is provided. Here, in order to avoid duplication of explanation, the following explanation will be given focusing on the phase period modulator 17.

図６に示すように、この光ファイバ特性測定装置55には、ポンプ光を生成する経路（例えば偏光コントローラ58aと光増幅器5bとの間）に位相周期変調器17が設けられており、第1の光分岐器4aで分岐された一方の光ビームが、位相周期変調器17に出射され得る。位相周期変調器17は、x偏波光のポンプ光に対して所定の位相変調を施す期間と、当該ポンプ光に対して当該位相変調を施さない期間とを、変調周期1/fLで繰り返す周期的位相変調をポンプ光に与えて、x偏波光の周期変調ポンプ光を生成し得る。 As shown in FIG. 6, the optical fiber characteristic measuring device 55 is provided with a phase period modulator 17 in a path for generating pump light (for example, between the polarization controller 58a and the optical amplifier 5b). One light beam branched by the optical branching device 4 a can be emitted to the phase period modulator 17. The phase period modulator 17 repeats a period in which predetermined phase modulation is performed on x-polarized pump light and a period in which the phase modulation is not performed on the pump light at a modulation period 1 / f L. Periodic phase modulation may be applied to the pump light to generate periodically modulated pump light of x-polarized light.

具体的に、位相周期変調器17は、x偏波光のポンプ光に対して例えば9MHzの正弦波で位相変調を施して位相が変調された位相変調ポンプ光を出射する期間（1/2・（変調周期1/fL））と、ポンプ光に対して位相変調を施さずに第1の光分岐器4aからのポンプ光をそのまま出射する期間（1/2・（変調周期1/fL））とを、変調周期1/fLで繰り返すx偏波光の周期変調ポンプ光を生成し、当該周期変調ポンプ光を偏波保持型被測定光ファイバPFUTに出射する。 Specifically, the phase period modulator 17 emits phase-modulated pump light whose phase is modulated by performing phase modulation on, for example, a 9 MHz sine wave on x-polarized pump light (1/2 · ( Modulation period 1 / f L )) and a period (1/2 · (modulation period 1 / f L ) in which the pump light from the first optical splitter 4a is emitted as it is without performing phase modulation on the pump light. ) Is generated at a modulation period 1 / f L , and the periodically modulated pump light of x-polarized light is generated, and the periodic modulated pump light is emitted to the polarization maintaining type optical fiber PFUT.

（４−２−２）作用及び効果
以上の構成において、位相周期変調器17を設け、BOCDR法を利用した光ファイバ特性測定装置55でも、上述した「（４−１）強度周期変調器が設けられた光ファイバ特性測定装置」と同様の原理によって、位相周期変調器17により生成されたx偏波光の周期変調ポンプ光を偏波保持型被測定光ファイバPFUT内に入射し、これにより偏波保持型被測定光ファイバPFUT内に形成されたブリルアンダイナミックグレーティングによってy偏波光のリード光を反射させて周期的に変調したストークス光を得る。 (4-2-2) Actions and effects In the above configuration, the phase period modulator 17 is provided, and the above-described “(4-1) intensity period modulator is also provided in the optical fiber characteristic measuring device 55 using the BOCDR method. Based on the same principle as the optical fiber characteristic measurement device, the periodically modulated pump light of the x-polarized light generated by the phase period modulator 17 is incident on the polarization-maintaining optical fiber PFUT to be polarized. A Brillouin dynamic grating formed in the holding type optical fiber PFUT reflects the y-polarized lead light to obtain periodically modulated Stokes light.

光ファイバ特性測定装置55では、周期的に変調したy偏波光のストークス光と、y偏波光の参照光とを干渉させると、両光の周波数差に相当するビート周波数としてブリルアンダイナミックグレーティング（BDG）シフトfBDGが分かる。 In the optical fiber characteristic measuring device 55, when the Stokes light of y-polarized light modulated periodically and the reference light of y-polarized light interfere with each other, the Brillouin dynamic grating (BDG) is obtained as a beat frequency corresponding to the frequency difference between the two lights. Shift f BDG is known.

また、光ファイバ特性測定装置55でも、上述した「（４−１）強度周期変調器が設けられた光ファイバ特性測定装置」と同様に、BDGシフトfBDGの変動について、単に光ヘテロダイン受信器19からのビート信号を測定するだけであるため、電気スペクトラムアナライザで行われているような雑音を除去するための複雑なスペクトラム演算処理を一切行っておらず、その分、光ヘテロダイン受信器19からのビート信号からBDGスペクトルを短時間で測定し得る。 Also, in the optical fiber characteristic measuring device 55, as in the above-mentioned “(4-1) Optical fiber characteristic measuring device provided with an intensity periodic modulator”, the optical heterodyne receiver 19 is simply used for the fluctuation of the BDG shift f BDG. Because it only measures the beat signal from the signal, it does not perform any complicated spectrum calculation processing to remove noise as is done with an electrical spectrum analyzer. The BDG spectrum can be measured in a short time from the beat signal.

さらに、位相周期変調器17を設けた光ファイバ特性測定装置55でも、ロックイン検出器26によって、位相周期変調器17によりポンプ光を周期的に位相変調させたときのロックイン周波数fLで同期検波することにより、雑音が抑制された直流ないし低周波数成分としてBDGシフトfBDGを生成できる。 Furthermore, even in the optical fiber characteristic measuring device 55 provided with the phase period modulator 17, the lock-in detector 26 synchronizes with the lock-in frequency f L when the pump light is periodically phase-modulated by the phase period modulator 17. By detecting, a BDG shift f BDG can be generated as a direct current or low frequency component with suppressed noise.

また、この光ファイバ特性測定装置55でも、y偏波光のストークス光から測定したBDGシフトfBDGと、x偏波光のストークス光から測定したブリルアン周波数シフトfBとの両方を得ることができるので、公知の演算式を用いた所定の演算処理を行うことにより、偏波保持型被測定光ファイバPFUTにおける温度と歪とを同時に分離して測定できる。 Also, this optical fiber characteristic measuring device 55 can obtain both the BDG shift f BDG measured from the Stokes light of y-polarized light and the Brillouin frequency shift f B measured from the Stokes light of x-polarized light. By performing predetermined arithmetic processing using a known arithmetic expression, the temperature and strain in the polarization maintaining optical fiber PFUT can be separated and measured simultaneously.

以上の構成によれば、ポンプ光の変調周期1/fLのロックイン周波数fLを基準に、ロックイン検出器26によって、周波数解析器47からの出力から雑音を除去した直流ないし低周波数成分だけを抽出して、当該直流ないし低周波数成分から、ある位置でのブリルアンダイナミックグレーティング（BDG）シフトfBDG及びブリルアン周波数シフトfBを検出できる。これにより、光ファイバ特性測定装置55でも、周波数解析器47において、電気スペクトラムアナライザが備える機能のうち雑音を除去するための複雑なスペクトラム演算処理を繰り返し行う機能が必要なくなり、その分、偏波保持型被測定光ファイバPFUTの特性分布を短時間に測定できる。かくして、偏波保持型被測定光ファイバPFUTの片端から光を入射するだけで、当該偏波保持型被測定光ファイバPFUTの特性分布を短時間に測定でき、なおかつ雑音を除去してSN比が向上したブリルアンダイナミックグレーティングシフトfBDGとブリルアン周波数シフトfBを生成し得る。 According to the above configuration, a DC or low frequency component in which noise is removed from the output from the frequency analyzer 47 by the lock-in detector 26 based on the lock-in frequency f L of the modulation period 1 / f L of the pump light. From this DC or low frequency component, the Brillouin dynamic grating (BDG) shift f BDG and the Brillouin frequency shift f B at a certain position can be detected. As a result, even in the optical fiber characteristic measuring device 55, the frequency analyzer 47 does not need the function of repeatedly performing complex spectrum calculation processing for removing noise out of the functions of the electric spectrum analyzer, and accordingly, polarization maintaining The characteristic distribution of the measured optical fiber PFUT can be measured in a short time. In this way, the characteristic distribution of the polarization maintaining optical fiber PFUT can be measured in a short time just by entering light from one end of the polarization maintaining optical fiber PFUT, while eliminating noise and reducing the SN ratio. An improved Brillouin dynamic grating shift f BDG and Brillouin frequency shift f B can be generated.

（５）単一側波帯光変調器（SSBM：SSB変調器）を用いない他の実施形態による光ファイバ特性測定装置
図６との対応部分に同一符号を付して示す図１０において、65は単一側波帯光変調器（SSBM：SSB変調器）を用いない他の実施形態の光ファイバ特性測定装置を示しており、上述と同様に偏波保持型被測定光ファイバPFUTが設けられた構成を有する。図１０は、強度周期変調器16が設けられた光ファイバ特性測定装置65と、これとは別の実施形態となる、位相周期変調器17が設けられた光ファイバ特性測定装置65との2つの実施形態を1つの図面に示したものである。ここでは、先ず始めに強度周期変調器16が設けられた光ファイバ特性測定装置65について説明した後、別の実施の形態である、位相周期変調器17が設けられた光ファイバ特性測定装置65について順に説明する。 (5) Optical fiber characteristic measuring apparatus according to another embodiment not using a single sideband optical modulator (SSBM: SSB modulator) In FIG. Shows an optical fiber characteristic measuring apparatus according to another embodiment that does not use a single sideband optical modulator (SSBM: SSB modulator). Have a configuration. FIG. 10 shows two optical fiber characteristic measuring apparatuses 65 provided with the intensity periodic modulator 16 and an optical fiber characteristic measuring apparatus 65 provided with the phase periodic modulator 17 according to another embodiment. An embodiment is shown in one drawing. Here, after first describing the optical fiber characteristic measuring apparatus 65 provided with the intensity periodic modulator 16, the optical fiber characteristic measuring apparatus 65 provided with the phase periodic modulator 17 is another embodiment. These will be described in order.

（５−１）強度周期変調器が設けられた光ファイバ特性測定装置
（５−１−１）光ファイバ特性測定装置の構成
この光ファイバ特性測定装置65は、（i）SSB変調器43が設けられていない点と、（ii）周波数解析器47に替えて、掃引周波数発振器（Sweep Generator）23を有した周波数解析器20が設けられている点で、図６に示した光ファイバ特性測定装置65の構成と相違している。この場合、第3の光分岐器4bで分岐された参照光となる他方の光レーザは、光遅延器8b、光増幅器46及び可変帯域光フィルタ（TBF3）60cを順次介して偏光コントローラ58eに出射され、当該偏光コントローラ58eによりy軸方向に揃ったy偏波光にされた後、光カプラ13を介して光ヘテロダイン受信器19に出射される。 (5-1) Optical fiber characteristic measuring device provided with intensity periodic modulator (5-1-1) Configuration of optical fiber characteristic measuring device This optical fiber characteristic measuring device 65 is provided with (i) SSB modulator 43. And (ii) an optical fiber characteristic measuring device shown in FIG. 6 in that a frequency analyzer 20 having a sweep generator 23 is provided in place of the frequency analyzer 47. It is different from 65 configurations. In this case, the other optical laser which becomes the reference light branched by the third optical branching device 4b is emitted to the polarization controller 58e sequentially through the optical delay device 8b, the optical amplifier 46, and the variable band optical filter (TBF3) 60c. Then, after being converted into y-polarized light aligned in the y-axis direction by the polarization controller 58e, it is emitted to the optical heterodyne receiver 19 via the optical coupler 13.

光ヘテロダイン受信器19は、偏波保持型被測定光ファイバPFUT内で反射した周期的に変調するy偏波光のストークス光と、このストークス光と周波数の異なるy偏波光の参照光とを重ね合わせ、両光の周波数差に等しい電気的なビート信号を生成する。   The optical heterodyne receiver 19 superimposes the Stokes light of y-polarized light that is periodically modulated and reflected in the polarization-maintaining optical fiber PFUT, and the reference light of y-polarized light having a different frequency from the Stokes light. Then, an electric beat signal equal to the frequency difference between the two lights is generated.

ここで、偏波保持型被測定光ファイバPFUTに伸縮歪みや温度変化が生じると、こうした歪みや温度変化に比例して、ブリルアンダイナミックグレーティングシフトfBDGが変動する。上述したように、周波数解析器20は、こうしたブリルアンダイナミックグレーティングシフトfBDGの変動を、光ヘテロダイン受信器19からのビート信号から測定するものである。 Here, when a stretching strain or temperature change occurs in the polarization maintaining optical fiber PFUT, the Brillouin dynamic grating shift f BDG varies in proportion to the strain or temperature change. As described above, the frequency analyzer 20 measures the fluctuation of the Brillouin dynamic grating shift f BDG from the beat signal from the optical heterodyne receiver 19.

周波数解析器20は、光ヘテロダイン受信器19から出力された電気的なビート信号に、掃引周波数発振器23からの掃引周波数信号（例えば9.5〜10.5GHzまでの掃引周波数帯域）をミキサ22でかけ合わせた後、フィルタ（例えば、バンドパスフィルタ（中心周波数1.0GHz））24と検波器とを通過させることにより、光ヘテロダイン受信器19からの電気的なビート信号の中から掃引周波数帯域に対応する周波数帯域でのブリルアンダイナミックグレーティングスペクトラムが得られ、そのピークからブリルアンダイナミックグレーティングシフトfBDGを得る。 The frequency analyzer 20 multiplies the electrical beat signal output from the optical heterodyne receiver 19 by the mixer 22 with the sweep frequency signal from the sweep frequency oscillator 23 (for example, the sweep frequency band from 9.5 to 10.5 GHz). In the frequency band corresponding to the swept frequency band from the electrical beat signal from the optical heterodyne receiver 19 by passing the filter (for example, band-pass filter (center frequency 1.0 GHz)) 24 and the detector The Brillouin dynamic grating spectrum is obtained, and the Brillouin dynamic grating shift f BDG is obtained from the peak.

このように周波数解析器20は、光ヘテロダイン受信器19からのビート信号をピーク周波数変動（掃引周波数帯域でのブリルアンダイナミックグレーティングスペクトラムのピークfBDGの変動）として測定している。なお、変調周期1/fLのロックイン周波数fLは、バンドパスフィルタであるフィルタ24の帯域以下に設定されている。 As described above, the frequency analyzer 20 measures the beat signal from the optical heterodyne receiver 19 as a peak frequency fluctuation (a fluctuation of the peak f BDG of the Brillouin dynamic grating spectrum in the sweep frequency band). The lock-in frequency f L of the modulation period 1 / f L is set to be equal to or lower than the band of the filter 24 that is a band pass filter.

このように、光ファイバ特性測定装置65においても、周波数解析器20は、電気スペクトラムアナライザとは異なり、雑音を除去するための複雑なスペクトラム演算処理等を一切行っておらず、単に光ヘテロダイン受信器19からのビート信号の強度を、掃引周波数帯域を用いて測定しているだけであることから、従来、電気スペクトラムアナライザで行われていたスペクトラム形状測定演算処理の処理時間を不要とし、その分、短時間で光ヘテロダイン受信器19からのビート信号を測定し得る。なお、上述したように、周波数解析器20では、光ヘテロダイン受信器19からのビート信号の強度を測定する際、雑音を除去するためのスペクトラム演算処理を行っていないことから、出力は雑音が存在したSN比の低いものとなる。   Thus, also in the optical fiber characteristic measuring device 65, unlike the electrical spectrum analyzer, the frequency analyzer 20 does not perform any complicated spectrum calculation processing or the like for removing noise, and is simply an optical heterodyne receiver. Since the intensity of the beat signal from 19 is only measured using the sweep frequency band, the processing time of the spectrum shape measurement calculation processing conventionally performed by an electric spectrum analyzer is unnecessary, and accordingly, The beat signal from the optical heterodyne receiver 19 can be measured in a short time. As described above, the frequency analyzer 20 does not perform spectrum calculation processing to remove noise when measuring the intensity of the beat signal from the optical heterodyne receiver 19, so that the output includes noise. The signal-to-noise ratio is low.

周波数解析器20の測定結果は、ロックイン検出器26を通ることにより、強度周期変調器16でポンプ光を強度変調したときのロックイン周波数fLで同期検波され、雑音が低減されて直流ないし低周波数成分としてブリルアンダイナミックグレーティングシフトfBDGを生成し得、これを最終的なデータとしてオシロスコープ等の観測データ処理手段32に出力され得る。 The measurement result of the frequency analyzer 20 is synchronously detected at the lock-in frequency f L when the intensity of the pump light is modulated by the intensity periodic modulator 16 by passing through the lock-in detector 26, and the noise is reduced and the direct current or the noise is reduced. A Brillouin dynamic grating shift f BDG can be generated as a low frequency component, and this can be output as final data to observation data processing means 32 such as an oscilloscope.

（５−１−２）作用及び効果
以上の構成において、強度周期変調器16を設け、BOCDR法を利用した光ファイバ特性測定装置65でも、上述した「（４−１）強度周期変調器が設けられた光ファイバ特性測定装置」と同様に、強度周期変調器16により生成されたx偏波光の周期変調ポンプ光と、y偏波光のリード光とを偏波保持型被測定光ファイバPFUT内に入射し、これにより偏波保持型被測定光ファイバPFUT内に形成されたブリルアンダイナミックグレーティングによって、y偏波光のリード光を反射させて周期的に変調したストークス光を得る。 (5-1-2) Operation and Effect In the above configuration, the intensity periodic modulator 16 is provided, and the above-described “(4-1) intensity periodic modulator is provided also in the optical fiber characteristic measuring device 65 using the BOCDR method. In the same way as the `` optical fiber characteristic measurement device '', the periodically polarized pump light of x-polarized light generated by the intensity periodic modulator 16 and the lead light of y-polarized light are placed in the polarization-maintaining measured optical fiber PFUT. The Stokes light that is periodically modulated by reflecting the lead light of the y-polarized light by the Brillouin dynamic grating formed in the polarization-maintaining measured optical fiber PFUT is obtained.

光ファイバ特性測定装置65では、周期的に変調したy偏波光のストークス光と、y偏波光の参照光とを干渉させると、両光の周波数差に相当するビート周波数としてブリルアンダイナミックグレーティングシフトfBDGが分かる。かくして、このブリルアンダイナミックグレーティングシフトｆBDGがどの程度変化しているのかを、周波数解析器20で観測すれば、偏波保持型被測定光ファイバPFUT中の歪みや温度の変化を測定できる。 In the optical fiber characteristic measuring device 65, when the Stokes light of y-polarized light modulated periodically and the reference light of y-polarized light interfere with each other, the Brillouin dynamic grating shift f BDG is obtained as a beat frequency corresponding to the frequency difference between the two lights. I understand. Thus, if the frequency analyzer 20 observes how much the Brillouin dynamic grating shift f BDG changes, the strain and temperature changes in the polarization maintaining type optical fiber PFUT can be measured.

また、光ファイバ特性測定装置65でも、上述した「（４−１）強度周期変調器が設けられた光ファイバ特性測定装置」と同様に、雑音を除去せずに、ブリルアンダイナミックグレーティングシフトfBDGの変動について、単に光ヘテロダイン受信器19からのビート信号の強度を測定するだけであるため、電気スペクトラムアナライザで行われているような雑音を除去するための複雑なスペクトラム演算処理を一切行っておらず、その分、短時間で光ヘテロダイン受信器19からのビート信号を測定し得る。 Further, in the optical fiber characteristic measuring device 65, similarly to the above-mentioned “(4-1) Optical fiber characteristic measuring device provided with an intensity periodic modulator”, the Brillouin dynamic grating shift f BDG is not removed without removing noise. As for fluctuations, it simply measures the intensity of the beat signal from the optical heterodyne receiver 19, so it does not perform any complicated spectrum calculation processing to remove noise as is done with an electrical spectrum analyzer. Therefore, the beat signal from the optical heterodyne receiver 19 can be measured in a short time.

さらに、強度周期変調器16を設けた光ファイバ特性測定装置65では、ロックイン検出器26によって、強度周期変調器16によりポンプ光を周期的に位相変調させたときのロックイン周波数fLで同期検波することにより、雑音が抑制された直流ないし低周波数成分としてブリルアンダイナミックグレーティングシフトfBDGを生成できる。 Further, in the optical fiber characteristic measuring device 65 provided with the intensity periodic modulator 16, the lock-in detector 26 synchronizes the pump light with the lock-in frequency f L when the intensity periodic modulator 16 periodically modulates the pump light. By detecting, a Brillouin dynamic grating shift f BDG can be generated as a direct current or low frequency component in which noise is suppressed.

また、この光ファイバ特性測定装置65では、y偏波光のストークス光から測定したブリルアンダイナミックグレーティングシフトfBDGと、x偏波光のストークス光から測定したブリルアン周波数シフトｆBとの両方を得ることができるので、公知の演算式を用いた所定の演算処理を行うことにより、偏波保持型被測定光ファイバPFUTにおける温度と歪とを同時に分離して測定できる。 The optical fiber characteristic measuring device 65 can obtain both the Brillouin dynamic grating shift f BDG measured from the Stokes light of y-polarized light and the Brillouin frequency shift f B measured from the Stokes light of x-polarized light. Therefore, by performing predetermined arithmetic processing using a known arithmetic expression, the temperature and strain in the polarization maintaining type optical fiber PFUT can be separated and measured at the same time.

以上の構成によれば、ポンプ光の変調周期1/fLのロックイン周波数fLを基準に、ロックイン検出器26によって、周波数解析器20からの出力から雑音を除去した直流ないし低周波数成分だけを抽出して、当該直流ないし低周波数成分から、ある位置でのブリルアンダイナミックグレーティングシフトfBDGおよびブリルアン周波数シフトfBを検出できる。これにより、光ファイバ特性測定装置65でも、周波数解析器20において、電気スペクトラムアナライザが備える機能のうち雑音を除去するための複雑なスペクトラム演算処理を繰り返し行う機能が必要なくなり、その分、偏波保持型被測定光ファイバPFUTの特性分布を短時間に測定できる。かくして、偏波保持型被測定光ファイバPFUTの片端から光を入射するだけで、当該偏波保持型被測定光ファイバPFUTの特性分布を短時間に測定でき、なおかつ雑音を除去してSN比が向上したブリルアンダイナミックグレーティングシフトfBDGおよびブリルアン周波数シフトfBを生成し得る。 According to the above configuration, a DC or low-frequency component obtained by removing noise from the output from the frequency analyzer 20 by the lock-in detector 26 based on the lock-in frequency f L of the modulation period 1 / f L of the pump light. From the direct current or low frequency component, the Brillouin dynamic grating shift f BDG and the Brillouin frequency shift f B at a certain position can be detected. As a result, even in the optical fiber characteristic measuring device 65, the frequency analyzer 20 does not need the function of repeatedly performing complex spectrum calculation processing for removing noise among the functions of the electric spectrum analyzer, and accordingly, the polarization maintaining function. The characteristic distribution of the measured optical fiber PFUT can be measured in a short time. In this way, the characteristic distribution of the polarization maintaining optical fiber PFUT can be measured in a short time just by entering light from one end of the polarization maintaining optical fiber PFUT. An improved Brillouin dynamic grating shift f BDG and Brillouin frequency shift f B can be generated.

（５−２）位相周期変調器が設けられた光ファイバ特性測定装置
（５−２−１）光ファイバ特性測定装置の構成
次に、図１０において、エリアER2に位相周期変調器17が設けられた光ファイバ特性測定装置65について説明する。この光ファイバ特性測定装置65は、上述した「（５−１）強度周期変調器が設けられた光ファイバ特性測定装置」にて説明した強度周期変調器16に替えて、エリアER2に位相周期変調器17を設けた点のみが相違している。なお、ここでは、説明の重複を避けるため、位相周期変調器17に着目して以下説明する。 (5-2) Optical Fiber Characteristic Measuring Device Provided with Phase Period Modulator (5-2-1) Configuration of Optical Fiber Characteristic Measuring Device Next, in FIG. 10, a phase period modulator 17 is provided in area ER2. The optical fiber characteristic measuring device 65 will be described. This optical fiber characteristic measuring device 65 is replaced with the intensity periodic modulator 16 described in the above-mentioned “(5-1) Optical fiber characteristic measuring device provided with an intensity periodic modulator”, and phase period modulation is performed in the area ER2. The only difference is that the device 17 is provided. Here, in order to avoid duplication of explanation, the following explanation will be given focusing on the phase period modulator 17.

図１０に示すように、この光ファイバ特性測定装置65には、ポンプ光を生成する経路（例えば偏光コントローラ58aと光増幅器5bとの間）に位相周期変調器17が設けられており、第1の光分岐器4aで分岐された一方の光ビームが、位相周期変調器17に出射され得る。位相周期変調器17は、x偏波光のポンプ光に対して所定の位相変調を施す期間と、当該ポンプ光に対して当該位相変調を施さない期間とを変調周期1/fLで繰り返す周期的位相変調をポンプ光に与えて、x偏波光の周期変調ポンプ光を生成し得る。 As shown in FIG. 10, the optical fiber characteristic measuring device 65 is provided with a phase period modulator 17 in a path for generating pump light (for example, between the polarization controller 58a and the optical amplifier 5b). One light beam branched by the optical branching device 4 a can be emitted to the phase period modulator 17. The phase period modulator 17 periodically repeats a period in which predetermined phase modulation is performed on the pump light of x-polarized light and a period in which the phase modulation is not performed on the pump light with a modulation period 1 / f L. Phase modulation may be applied to the pump light to generate periodically modulated pump light of x-polarized light.

具体的に、位相周期変調器17は、x偏波光のポンプ光に対して例えば9MHzの正弦波で位相変調を施して位相が変調された位相変調ポンプ光を出射する期間（1/2・（変調周期1/fL））と、ポンプ光に対して位相変調を施さずに第1の光分岐器4aからのポンプ光をそのまま出射する期間（1/2・（変調周期1/fL））とを、変調周期1/fLで繰り返すx偏波光の周期変調ポンプ光を生成し、当該周期変調ポンプ光を偏波保持型被測定光ファイバPFUTに出射する。 Specifically, the phase period modulator 17 emits phase-modulated pump light whose phase is modulated by performing phase modulation on, for example, a 9 MHz sine wave on x-polarized pump light (1/2 · ( Modulation period 1 / f L )) and a period (1/2 · (modulation period 1 / f L ) in which the pump light from the first optical splitter 4a is emitted as it is without performing phase modulation on the pump light. ) Is generated at a modulation period 1 / f L , and the periodically modulated pump light of x-polarized light is generated, and the periodic modulated pump light is emitted to the polarization maintaining type optical fiber PFUT.

（５−２−２）作用及び効果
以上の構成において、位相周期変調器17を設け、BOCDR法を利用した光ファイバ特性測定装置65でも、上述した「（４−２）位相周期変調器が設けられた光ファイバ特性測定装置」と同様に、位相周期変調器17により生成されたx偏波光の周期変調ポンプ光と、y偏波光のリード光とを、偏波保持型被測定光ファイバPFUT内に入射し、これにより偏波保持型被測定光ファイバPFUT内に形成されたブリルアンダイナミックグレーティングによってy偏波光のリード光を反射させて周期的に変調したストークス光を得る。 (5-2-2) Operation and effect In the above configuration, the phase period modulator 17 is provided, and the optical fiber characteristic measuring device 65 using the BOCDR method is also provided with the above-mentioned "(4-2) Phase period modulator". In the same way as the `` optical fiber characteristic measuring device '', the periodically polarized pump light of x-polarized light generated by the phase periodic modulator 17 and the lead light of y-polarized light are combined in the polarization maintaining type measured optical fiber PFUT. The Stokes light that is periodically modulated by reflecting the lead light of the y-polarized light by the Brillouin dynamic grating formed in the polarization-maintaining measured optical fiber PFUT is thereby obtained.

光ファイバ特性測定装置65では、周期的に変調したy偏波光のストークス光と、y偏波光の参照光とを干渉させると、両光の周波数差に相当するビート周波数としてブリルアンダイナミックグレーティングシフトfBDGが分かる。かくして、このブリルアンダイナミックグレーティングシフトｆBDGがどの程度変化しているのかを、周波数解析器20で観測すれば、偏波保持型被測定光ファイバPFUT中の歪みや温度の変化を測定できる。 In the optical fiber characteristic measuring device 65, when the Stokes light of y-polarized light modulated periodically and the reference light of y-polarized light interfere with each other, the Brillouin dynamic grating shift f BDG is obtained as a beat frequency corresponding to the frequency difference between the two lights. I understand. Thus, if the frequency analyzer 20 observes how much the Brillouin dynamic grating shift f BDG changes, the strain and temperature changes in the polarization maintaining type optical fiber PFUT can be measured.

また、光ファイバ特性測定装置65でも、上述した「（４−２）位相周期変調器が設けられた光ファイバ特性測定装置」と同様に、雑音を除去せずに、単に光ヘテロダイン受信器19からのビート信号の強度を測定するだけであるため、電気スペクトラムアナライザで行われているような雑音を除去するための複雑なスペクトラム演算処理を一切行っておらず、その分、短時間で光ヘテロダイン受信器19からのビート信号の強度を測定し得る。   Similarly to the “(4-2) Optical fiber characteristic measuring device provided with the phase period modulator” described above, the optical fiber characteristic measuring device 65 is simply connected to the optical heterodyne receiver 19 without removing noise. Because it only measures the intensity of the beat signal, it does not perform any complicated spectrum calculation processing to remove noise as is done with an electric spectrum analyzer, and optical heterodyne reception in a short amount of time. The intensity of the beat signal from the device 19 can be measured.

さらに、位相周期変調器17を設けた光ファイバ特性測定装置65でも、ロックイン検出器26によって、位相周期変調器17によりポンプ光を周期的に位相変調させたときのロックイン周波数fLで同期検波することにより、雑音が抑制された直流ないし低周波数成分としてブリルアンダイナミックグレーティングシフトfBDGを生成できる。 Furthermore, even in the optical fiber characteristic measuring device 65 provided with the phase period modulator 17, the lock-in detector 26 synchronizes with the lock-in frequency f L when the pump light is periodically phase-modulated by the phase period modulator 17. By detecting, a Brillouin dynamic grating shift f BDG can be generated as a direct current or low frequency component in which noise is suppressed.

また、この光ファイバ特性測定装置65でも、y偏波光のストークス光から測定したブリルアンダイナミックグレーティングシフトfBDGと、x偏波光のストークス光から測定したブリルアン周波数シフトｆBとの両方を得ることができるので、公知の演算式を用いた所定の演算処理を行うことにより、偏波保持型被測定光ファイバPFUTにおける温度と歪とを同時に分離して測定できる。 Also, this optical fiber characteristic measuring device 65 can obtain both the Brillouin dynamic grating shift f BDG measured from the Stokes light of y-polarized light and the Brillouin frequency shift f B measured from the Stokes light of x-polarized light. Therefore, by performing predetermined arithmetic processing using a known arithmetic expression, the temperature and strain in the polarization maintaining type optical fiber PFUT can be separated and measured at the same time.

以上の構成によれば、ポンプ光の変調周期1/fLのロックイン周波数fLを基準に、ロックイン検出器26によって、周波数解析器20からの出力から雑音を除去した直流ないし低周波数成分だけを抽出して、当該直流ないし低周波数成分から、ある位置でのブリルアンダイナミックグレーティングシフトfBDG及びブリルアン周波数シフトfBを検出できる。これにより、光ファイバ特性測定装置65でも、周波数解析器20において、電気スペクトラムアナライザが備える機能のうち雑音を除去するための複雑なスペクトラム演算処理を繰り返し行う機能が必要なくなり、その分、偏波保持型被測定光ファイバPFUTの特性分布を短時間に測定できる。かくして、偏波保持型被測定光ファイバPFUTの片端から光を入射するだけで、当該偏波保持型被測定光ファイバPFUTの特性分布を短時間に測定でき、なおかつ雑音を除去してSN比が向上したブリルアンダイナミックグレーティングシフトfBDG及びブリルアン周波数シフトfBを生成し得る。 According to the above configuration, a DC or low-frequency component obtained by removing noise from the output from the frequency analyzer 20 by the lock-in detector 26 based on the lock-in frequency f L of the modulation period 1 / f L of pump light From this DC or low frequency component, the Brillouin dynamic grating shift f BDG and the Brillouin frequency shift f B at a certain position can be detected. As a result, even in the optical fiber characteristic measuring device 65, the frequency analyzer 20 does not need the function of repeatedly performing complex spectrum calculation processing for removing noise among the functions of the electric spectrum analyzer, and accordingly, the polarization maintaining function. The characteristic distribution of the measured optical fiber PFUT can be measured in a short time. In this way, the characteristic distribution of the polarization maintaining optical fiber PFUT can be measured in a short time just by entering light from one end of the polarization maintaining optical fiber PFUT. An improved Brillouin dynamic grating shift f BDG and Brillouin frequency shift f B can be generated.

（６）x偏波光及びy偏波光を偏波保持型被測定光ファイバに入射する光ファイバ特性測定装置について
因みに、上述した「（４）単一側波帯光変調器（SSBM：SSB変調器）を用いた他の実施形態による光ファイバ特性測定装置」と、「（５）単一側波帯光変調器（SSBM：SSB変調器）を用いない他の実施形態による光ファイバ特性測定装置」においては、第1偏波光のポンプ光として、x偏波光のポンプ光を生成し、第2偏波光のリード光及び参照光として、y偏波光のリード光及び参照光を生成した場合について述べたが、本発明はこれに限らず、第1偏波光のポンプ光として、y偏波光のポンプ光を生成し、第2偏波光のリード光及び参照光として、x偏波光のリード光及び参照光を生成してもよい。 (6) About the optical fiber characteristic measuring device that makes x-polarized light and y-polarized light incident on the polarization-maintaining optical fiber to be measured. ) ”And“ (5) Optical fiber characteristic measuring apparatus according to another embodiment not using a single sideband optical modulator (SSBM: SSB modulator) ”. Describes the case where x-polarized light pump light is generated as the first polarized light pump light, and y-polarized light read light and reference light is generated as the second polarized light read light and reference light. However, the present invention is not limited to this, y-polarized light pump light is generated as the first polarized light pump light, and x-polarized light read light and reference light is used as the second polarized light read light and reference light. May be generated.

また、本発明の光ファイバ特性測定装置としては、上述した「（３）他の実施の形態」の内容を、上述した「（４）単一側波帯光変調器（SSBM：SSB変調器）を用いた他の実施形態による光ファイバ特性測定装置」や、「（５）単一側波帯光変調器（SSBM：SSB変調器）を用いない他の実施形態による光ファイバ特性測定装置」に適用した構成としてもよい。   Further, the optical fiber characteristic measuring apparatus of the present invention is the same as the above-mentioned “(3) Other embodiment” as described in “(4) Single sideband optical modulator (SSBM: SSB modulator)”. And “(5) Optical fiber characteristic measuring device according to another embodiment not using a single sideband optical modulator (SSBM: SSB modulator)”. An applied configuration may be used.

1,35,41,55,65 光ファイバ特性測定装置
2 光源（光源部）
4 第1の光分岐器（ポンプ光生成手段,参照光生成手段）
4b 第2の光分岐器（参照光生成手段）
16 強度周期変調器（光変調手段）
17 位相周期変調器（光変調手段）
19 光ヘテロダイン受信器（検出手段）
20,47 周波数解析器（周波数解析手段）
26 ロックイン検出器（ロックイン検出手段）
62a 偏光ビームスプリッタ（ポンプ光生成手段,リード光生成手段）
FUT,PFUT 被測定光ファイバ 1,35,41,55,65 Optical fiber characteristic measuring device
2 Light source (light source)
4 First optical splitter (pump light generation means, reference light generation means)
4b Second optical splitter (reference light generation means)
16 Intensity periodic modulator (light modulation means)
17 Phase period modulator (light modulation means)
19 Optical heterodyne receiver (detection means)
20,47 Frequency analyzer (frequency analysis means)
26 Lock-in detector (lock-in detection means)
62a Polarizing beam splitter (pump light generator, lead light generator)
FUT, PFUT Optical fiber to be measured

Claims (12)

周波数変調された連続光を出力光として出力する光源部と、
前記光源部からの前記出力光を、被測定光ファイバの片端からポンプ光として入射させるポンプ光生成手段と、
前記光源部からの前記出力光を、参照光として生成する参照光生成手段と、
前記参照光、前記ポンプ光、又は前記被測定光ファイバ内のブリルアン散乱により生じた反射光のいずれかに対して、所定の変調を施す期間と、前記変調を施さない期間とを変調周期1/fL（fLはロックイン周波数）で繰り返す周期的変調を与える光変調手段と、
前記被測定光ファイバ内のブリルアン散乱により生じた反射光と、前記参照光とを干渉させ、前記出力光の前記周波数変調を利用して、前記被測定光ファイバ内のある位置で発生した散乱による反射光を干渉出力として選択的に抽出する検出手段と、
前記検出手段からの干渉出力の周波数特性を解析する周波数解析手段と、
前記ロックイン周波数fLを基準に前記周波数解析手段からの出力から、直流ないし低周波数成分を抽出し、前記直流ないし低周波数成分から、前記位置でのブリルアン周波数シフトを検出し、前記被測定光ファイバの特性を測定するロックイン検出手段と
を備えたことを特徴とする光ファイバ特性測定装置。 A light source unit for outputting frequency-modulated continuous light as output light;
Pump light generating means for causing the output light from the light source unit to be incident as pump light from one end of the optical fiber to be measured;
Reference light generation means for generating the output light from the light source unit as reference light;
A period in which a predetermined modulation is performed on one of the reference light, the pump light, and reflected light generated by Brillouin scattering in the optical fiber to be measured, and a period in which the modulation is not performed. an optical modulation means for applying periodic modulation repeated at f L (f L is a lock-in frequency);
Reflected light generated by Brillouin scattering in the measured optical fiber interferes with the reference light, and is generated by scattering generated at a certain position in the measured optical fiber using the frequency modulation of the output light. Detection means for selectively extracting reflected light as interference output;
Frequency analysis means for analyzing the frequency characteristics of the interference output from the detection means;
A DC or low frequency component is extracted from an output from the frequency analysis means with reference to the lock-in frequency f L , a Brillouin frequency shift at the position is detected from the DC or low frequency component, and the measured light An optical fiber characteristic measuring apparatus comprising: a lock-in detecting means for measuring a characteristic of the fiber. 周波数変調された連続光を出力光として出力する光源部と、
前記出力光から得られる第1偏波光を、偏波保持特性を有した被測定光ファイバの片端からポンプ光として入射させるポンプ光生成手段と、
前記出力光から得られる第2偏波光を、前記被測定光ファイバの片端からリード光として入射させるリード光生成手段と、
前記光源部からの前記出力光を、参照光として生成する参照光生成手段と、
前記ポンプ光に対して、所定の変調を施す期間と、前記変調を施さない期間とを変調周期1/fL（fLはロックイン周波数）で繰り返す周期的変調を与える光変調手段と、
前記ポンプ光により前記被測定光ファイバ内に形成されたブリルアンダイナミックグレーティングによって前記リード光が反射して得られる反射光と、前記参照光とを干渉させ、前記出力光の前記周波数変調を利用して、前記被測定光ファイバ内のある位置で発生した散乱による前記反射光を干渉出力として選択的に抽出する検出手段と、
前記検出手段からの干渉出力の周波数特性を解析する周波数解析手段と、
前記ロックイン周波数fLを基準に前記周波数解析手段からの出力から、直流ないし低周波数成分を抽出し、前記直流ないし低周波数成分から、前記位置でのブリルアンダイナミックグレーティングシフトを検出し、前記被測定光ファイバの特性を測定するロックイン検出手段と
を備えたことを特徴とする光ファイバ特性測定装置。 A light source unit for outputting frequency-modulated continuous light as output light;
Pump light generating means for causing the first polarized light obtained from the output light to enter as pump light from one end of the optical fiber to be measured having polarization maintaining characteristics;
Read light generation means for causing the second polarized light obtained from the output light to enter as lead light from one end of the optical fiber to be measured;
Reference light generation means for generating the output light from the light source unit as reference light;
Optical modulation means for applying periodic modulation to repeat a period of applying predetermined modulation to the pump light and a period of not performing the modulation at a modulation period 1 / f L (f L is a lock-in frequency);
The reflected light obtained by reflecting the lead light by the Brillouin dynamic grating formed in the measured optical fiber by the pump light interferes with the reference light, and the frequency modulation of the output light is used. Detecting means for selectively extracting the reflected light due to scattering generated at a certain position in the measured optical fiber as an interference output;
Frequency analysis means for analyzing the frequency characteristics of the interference output from the detection means;
A DC or low frequency component is extracted from the output from the frequency analysis means with reference to the lock-in frequency f L , and a Brillouin dynamic grating shift at the position is detected from the DC or low frequency component, and the measured object An optical fiber characteristic measuring device comprising: a lock-in detecting means for measuring the characteristic of an optical fiber. 前記光変調手段は、
強度変調を施す期間と、前記強度変調を施さない期間とを前記変調周期1/fLで繰り返す周期的強度変調を与える
ことを特徴とする請求項１または２記載の光ファイバ特性測定装置。 The light modulating means includes
3. The optical fiber characteristic measuring apparatus according to claim 1, wherein periodic intensity modulation is performed by repeating a period in which intensity modulation is performed and a period in which intensity modulation is not performed at the modulation period 1 / f L. 前記光変調手段は、
位相変調を施す期間と、前記位相変調を施さない期間とを変調周期1/fLで繰り返す周期的位相変調を与える
ことを特徴とする請求項１または２記載の光ファイバ特性測定装置。 The light modulating means includes
3. The optical fiber characteristic measuring apparatus according to claim 1, wherein periodic phase modulation is performed by repeating a period in which phase modulation is performed and a period in which phase modulation is not performed at a modulation period 1 / f L. 前記周波数解析手段は、
掃引周波数発振器からの掃引周波数帯域を基に、前記検出手段からの干渉出力の中から前記掃引周波数帯域に対応する周波数帯域でのブリルアン散乱スペクトラム又はブリルアンダイナミックグレーティングスペクトラムを測定し、周波数特性を解析する
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載の光ファイバ特性測定装置。 The frequency analysis means includes
Based on the swept frequency band from the swept frequency oscillator, the Brillouin scattering spectrum or Brillouin dynamic grating spectrum in the frequency band corresponding to the swept frequency band is measured from the interference output from the detection means, and the frequency characteristics are analyzed. The optical fiber characteristic measuring device according to any one of claims 1 to 4. 前記参照光又は前記反射光に掃引周波数帯域を実現する単一側波帯光変調器が設けられており、
前記周波数解析手段は、固定周波数発振器からの固定周波数を基に、前記検出手段からの干渉出力の中から固定周波数でのピーク変動を測定し、周波数特性を解析する
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載の光ファイバ特性測定装置。 A single sideband optical modulator that realizes a swept frequency band in the reference light or the reflected light is provided;
The frequency analysis means measures a peak variation at a fixed frequency from interference output from the detection means based on a fixed frequency from a fixed frequency oscillator, and analyzes the frequency characteristics. The optical fiber characteristic measuring apparatus of any one of -4. 光源部から周波数変調された連続光を出力光として出力する第１のステップと、
前記光源部からの前記出力光を、被測定光ファイバの片端からポンプ光として入射させる第２のステップと、
前記光源部からの前記出力光を、参照光として生成する第３のステップと、
前記参照光、前記ポンプ光、又は前記被測定光ファイバ内のブリルアン散乱により生じた反射光のいずれかに対して、所定の変調を施す期間と、前記変調を施さない期間とを変調周期1/fL（fLはロックイン周波数）で繰り返す周期的変調を与える第４のステップと、
前記被測定光ファイバ内のブリルアン散乱により生じた反射光と、前記参照光とを干渉させ、前記出力光の前記周波数変調を利用して、前記被測定光ファイバ内のある位置で発生した散乱による反射光を干渉出力として選択的に抽出する第５のステップと、
周波数解析手段によって、検出手段からの干渉出力の周波数特性を解析する第６のステップと、
ロックイン検出手段によって、前記ロックイン周波数fLを基準に前記第６ステップで得た出力から、直流ないし低周波数成分を抽出し、前記直流ないし低周波数成分から前記位置でのブリルアン散乱スペクトラムとして検出し、該ブリルアン散乱スペクトラムを基にブリルアン周波数シフトを求めて前記被測定光ファイバの特性を測定する第７ステップと
を備えることを特徴とする光ファイバ特性測定方法。 A first step of outputting continuous light frequency-modulated from the light source unit as output light;
A second step of causing the output light from the light source unit to enter as pump light from one end of the optical fiber to be measured;
A third step of generating the output light from the light source unit as reference light;
A period in which a predetermined modulation is performed on one of the reference light, the pump light, and reflected light generated by Brillouin scattering in the optical fiber to be measured, and a period in which the modulation is not performed. a fourth step providing a periodic modulation repeated at f L (f L is the lock-in frequency);
Reflected light generated by Brillouin scattering in the measured optical fiber interferes with the reference light, and is generated by scattering generated at a certain position in the measured optical fiber using the frequency modulation of the output light. A fifth step of selectively extracting reflected light as an interference output;
A sixth step of analyzing the frequency characteristics of the interference output from the detection means by the frequency analysis means;
The lock-in detection means extracts a DC or low frequency component from the output obtained in the sixth step with reference to the lock-in frequency f L and detects it as a Brillouin scattering spectrum at the position from the DC or low frequency component. And a seventh step of measuring a characteristic of the optical fiber to be measured by obtaining a Brillouin frequency shift based on the Brillouin scattering spectrum. 光源部から周波数変調された連続光を出力光として出力する第１のステップと、
前記出力光から得られる第1偏波光を、偏波保持特性を有した被測定光ファイバの片端からポンプ光として入射させる第２のステップと、
前記出力光から得られる第2偏波光を、前記被測定光ファイバの片端からリード光として入射させるリード光入射ステップと、
前記光源部からの前記出力光を、参照光として生成する第３のステップと、
前記ポンプ光に対して、所定の変調を施す期間と、前記変調を施さない期間とを変調周期1/fL（fLはロックイン周波数）で繰り返す周期的変調を与える第４のステップと、
前記ポンプ光により前記被測定光ファイバ内に形成されたブリルアンダイナミックグレーティングによって前記リード光が反射して得られる反射光と、前記参照光とを干渉させ、前記出力光の前記周波数変調を利用して、前記被測定光ファイバ内のある位置で発生した散乱による前記反射光を干渉出力として選択的に抽出する第５のステップと、
周波数解析手段によって、前記検出手段からの干渉出力の周波数特性を解析する第６のステップと、
ロックイン検出手段によって、前記ロックイン周波数fLを基準に前記周波数解析手段からの出力から、直流ないし低周波数成分を抽出し、前記直流ないし低周波数成分から、前記位置でのブリルアンダイナミックグレーティングシフトを検出し、前記被測定光ファイバの特性を測定する第７のステップと
を備えたことを特徴とする光ファイバ特性測定方法。 A first step of outputting continuous light frequency-modulated from the light source unit as output light;
A second step of causing the first polarized light obtained from the output light to enter as pump light from one end of the optical fiber to be measured having polarization maintaining characteristics;
A second polarized light obtained from the output light, a lead light incident step for making the second measured light incident as a lead light from one end of the optical fiber to be measured;
A third step of generating the output light from the light source unit as reference light;
A fourth step of applying periodic modulation to the pump light by repeating a period in which predetermined modulation is performed and a period in which the modulation is not performed at a modulation period 1 / f L (f L is a lock-in frequency);
The reflected light obtained by reflecting the lead light by the Brillouin dynamic grating formed in the measured optical fiber by the pump light interferes with the reference light, and the frequency modulation of the output light is used. A fifth step of selectively extracting the reflected light due to scattering generated at a certain position in the measured optical fiber as an interference output;
A sixth step of analyzing the frequency characteristics of the interference output from the detection means by the frequency analysis means;
The lock-in detection means extracts a DC or low frequency component from the output from the frequency analysis means with reference to the lock-in frequency f L , and performs a Brillouin dynamic grating shift at the position from the DC or low frequency component. And a seventh step of detecting and measuring the characteristic of the optical fiber to be measured. 前記第４のステップでは、
強度変調を施す期間と、前記強度変調を施さない期間とを前記変調周期1/fLで繰り返す周期的強度変調を与える
ことを特徴とする請求項７または８記載の光ファイバ特性測定方法。 In the fourth step,
Period and, optical fiber characteristic measuring method according to claim 7 or 8, wherein a period not subjected to the intensity modulation, characterized in that providing a periodic intensity modulation repeated in the modulation cycle 1 / f L subjected to intensity modulation. 前記第４のステップでは、
位相変調を施す期間と、前記位相変調を施さない期間とを前記変調周期1/fLで繰り返す周期的位相変調を与える
ことを特徴とする請求項７または８記載の光ファイバ特性測定方法。 In the fourth step,
And duration for performing phase modulation, optical fiber characteristic measuring method according to claim 7 or 8, wherein a period not subjected to the phase modulation characterized in providing a periodic phase modulation repeated in the modulation cycle 1 / f L. 前記第６のステップでは、
掃引周波数発振器からの掃引周波数帯域を基に、前記検出手段からの干渉出力の中から前記掃引周波数帯域に対応する周波数帯域でのブリルアン散乱スペクトラム又はブリルアンダイナミックグレーティングスペクトラムを測定して、周波数特性を解析する
ことを特徴とする請求項７〜１０のいずれか１項記載の光ファイバ特性測定方法。 In the sixth step,
Based on the sweep frequency band from the sweep frequency oscillator, measure the Brillouin scattering spectrum or Brillouin dynamic grating spectrum in the frequency band corresponding to the sweep frequency band from the interference output from the detection means, and analyze the frequency characteristics The optical fiber characteristic measuring method according to any one of claims 7 to 10, wherein: 前記第３のステップ又は第４のステップでは、
単一側波帯光変調器によって、前記参照光又は前記反射光に掃引周波数帯域を実現し、
前記第６のステップでは、
固定周波数発振器からの固定周波数を基に、前記検出手段からの出力の中から固定周波数でのピーク変動を測定し、周波数特性を解析する
ことを特徴とする請求項７〜１０のいずれか１項記載の光ファイバ特性測定方法。 In the third step or the fourth step,
A single sideband optical modulator realizes a swept frequency band in the reference light or the reflected light,
In the sixth step,
The peak characteristic at a fixed frequency is measured from the output from the detection means on the basis of a fixed frequency from a fixed frequency oscillator, and the frequency characteristic is analyzed. The optical fiber characteristic measuring method as described.
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