JP2018132510A - Light path characteristic analysis device and light path characteristic analysis method - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、光線路の特性を解析するための光線路特性解析装置及び光線路特性解析方法に関する。 The present disclosure relates to an optical line characteristic analyzing apparatus and an optical line characteristic analyzing method for analyzing characteristics of an optical line.
光センシングは、光線路の特性を解析することで、構造物の周辺の歪みや振動、温度変化をモニタリングする技術である。非特許文献1に記載のBOTDA(Brillouin Optical Time Domain Analysis)や、非特許文献2に記載のBOCDA(Brillouin Optical Correlation − Domain Analysis)などが知られている。
Optical sensing is a technology that monitors distortion, vibration, and temperature changes around structures by analyzing the characteristics of optical lines. BOTDA (Brillouin Optical Time Domain Analysis) described in
非特許文献1および非特許文献2に記載のブリルアン散乱を用いて光センシングを実施する場合、センシング光ファイバのブリルアン周波数シフト(Brillouin Frequency Shift: BFS)の変化量を検出するためには、ポンプ光とプローブ光の相対周波数差を順次変更しながらブリルアン利得スペクトルを算出するために複数回測定する必要があり、その分だけ測定時間が長くなる。
When performing optical sensing using Brillouin scattering described in
また、振動測定においては、上記理由により測定可能な振動周波数帯域が低周波に限定される。非特許文献3に開示されるBOTDR(Brillouin Optical Time Domain Reflectometry)は、入射したポンプ光が発生する自然ブリルアン散乱のスペクトルを使用することで、ポンプ光とプローブ光の相対周波数差を変更することなくBFSを検出可能だが、電気段またはソフトウェア上での周波数解析に時間を要するだけでなく、BOTDRはBOTDAやBOCDAに対して測定感度が原理的に著しく劣化するため、平均化に時間を要し、やはり振動測定においては、上記理由により測定可能な振動周波数帯域が低周波帯に限定される。
In the vibration measurement, the measurable vibration frequency band is limited to a low frequency for the above reason. BOTDR (Brillouin Optical Time Domain Reflectometry) disclosed in Non-Patent
以上の課題に対し、平均化を必要とせず、一回の試験光送出によってBFSを測定可能な手段が非特許文献4に開示されている。非特許文献4によれば、プローブ光パルスのみ、またはポンプ光パルスとプローブ光パルスの両方の試験光周波数を線形掃引することにより、ポンプ光とプローブ光の衝突時に上に凸のブリルアン利得をプローブ光上に得ることができる。
Non-Patent
BFSが変化した場合には、上に凸のブリルアン利得のピーク受光時間が変化する。ピーク受光時間の変化量はプローブ光パルスの掃引速度、またはポンプ光とプローブ光の相対掃引速度を利用してBFS変化量に換算することができる。この時、周波数の掃引速度はペタヘルツ毎秒程度の極めて高速な掃引速度が必要なため、その実現手段として、試験光を発生するDFBレーザの注入電流を線形変調することで周波数を線形に変化させた線形周波数掃引光を生成している。 When the BFS changes, the peak light reception time of an upwardly convex Brillouin gain changes. The change amount of the peak light receiving time can be converted into the BFS change amount by using the sweep speed of the probe light pulse or the relative sweep speed of the pump light and the probe light. At this time, since the sweep speed of the frequency requires an extremely high sweep speed of about petahertz per second, as a means for realizing it, the frequency was changed linearly by linearly modulating the injection current of the DFB laser that generates the test light. A linear frequency sweep light is generated.
しかしながら、一般にDFBレーザは注入電流に対して光パワーが線形に変化する出力特性がある。そのため、上記手段により周波数を線形掃引されたプローブ光は時間的に強度勾配を持つ。このベースラインの強度勾配より、上に凸のブリルアン利得の受光ピーク時間が変化した場合に、ピークであることを認識するできる変化の範囲が狭くなるという課題があった。特に、長距離測定を試みる場合、上に凸のブリルアン利得はプローブ光パルスのベースライン上に僅か程度観測されるため、ベースラインの強度勾配によってBFSがわずかに変化しただけでも観測することができなくなる。 However, generally, the DFB laser has an output characteristic in which the optical power changes linearly with respect to the injection current. Therefore, the probe light whose frequency is linearly swept by the above means has a temporal intensity gradient. When the light receiving peak time of the Brillouin gain convex upward is changed from the intensity gradient of the baseline, there is a problem that the range of change in which the peak can be recognized becomes narrow. In particular, when attempting long-range measurement, the upwardly convex Brillouin gain is observed to a slight extent on the baseline of the probe light pulse, so that even a slight change in BFS due to the intensity gradient of the baseline can be observed. Disappear.
本開示は上記事情によりなされたもので、その目的は、ブリルアン散乱を利用した光線路の特性の解析において、線形周波数掃引光を生成する際に光パワーが変化する光源を用いた場合であっても、測定可能な光線路の特性の変化範囲が狭くならないような光線路特性解析装置を提供することにある。 The present disclosure has been made for the above-described circumstances, and its purpose is to use a light source whose optical power changes when generating linear frequency swept light in the analysis of the characteristics of an optical line using Brillouin scattering. Another object of the present invention is to provide an optical line characteristic analyzing apparatus that does not narrow a change range of measurable optical line characteristics.
上記目的を達成するために、本開示の光線路特性解析装置は、
波長の異なる第1試験光パルス及び第2試験光パルスを生成する試験光パルス生成部と、
前記試験光パルス生成部が生成する第1試験光パルスのみ、または前記試験光パルス生成部が生成する第1試験光パルス及び第2試験光パルスの両方の周波数を時間的に変化させる周波数制御部と、
被測定光線路に入射された前記第1試験光パルス及び前記第2試験光パルスによって得られる前記被測定光線路におけるブリルアン利得強度を前記被測定光線路の状態が異なる第1の状態及び第2の状態で取得し、前記第1の状態及び前記第2の状態における前記ブリルアン利得強度を用いて、前記被測定光線路の特性を解析する演算処理部と、
前記被測定光線路に入射される前記第1試験光パルスの最大と最小の光強度差が前記第1の状態及び前記第2の状態の両方における前記ブリルアン利得強度よりも小さくなるように、前記第1試験光パルスの光強度を調整する強度調整部と、
を備える。
In order to achieve the above object, the optical line characteristic analyzing apparatus of the present disclosure is
A test light pulse generator for generating a first test light pulse and a second test light pulse having different wavelengths;
A frequency control unit that temporally changes only the first test light pulse generated by the test light pulse generation unit or both the first test light pulse and the second test light pulse generated by the test light pulse generation unit. When,
A Brillouin gain intensity in the measured optical line obtained by the first test light pulse and the second test light pulse incident on the measured optical line is changed between a first state and a second state where the state of the measured optical line is different. And an arithmetic processing unit that analyzes the characteristics of the optical line to be measured using the Brillouin gain intensity in the first state and the second state,
The difference between the maximum and minimum light intensity of the first test light pulse incident on the measured optical line is smaller than the Brillouin gain intensity in both the first state and the second state. An intensity adjusting unit for adjusting the light intensity of the first test light pulse;
Is provided.
前記強度調整部は、前記第1試験光パルスの光強度を一定にする、光増幅器又は光強度変調器としてもよい。ここで、前記光増幅器は、飽和利得媒体であり、飽和時の利得を用いて、前記第1試験光パルスの光強度を一定にしてもよい。 The intensity adjusting unit may be an optical amplifier or a light intensity modulator that makes the light intensity of the first test light pulse constant. Here, the optical amplifier is a saturation gain medium, and the light intensity of the first test light pulse may be made constant by using a gain at the time of saturation.
本開示の光線路特性解析装置では、前記周波数制御部における周波数の時間的な変化が時間に対して線形であってもよい。ここで、前記周波数制御部は、前記試験光パルス生成部が生成する第1試験光パルスのみ、または前記試験光パルス生成部が生成する第1試験光パルス及び第2試験光パルスの周波数を変化させ、前記第1試験光パルスと前記第2試験光パルスとで、前記周波数制御部における周波数の掃引速度が異なっていなければならない。 In the optical line characteristic analyzing apparatus of the present disclosure, the temporal change in frequency in the frequency control unit may be linear with respect to time. Here, the frequency control unit changes only the first test light pulse generated by the test light pulse generation unit or changes the frequencies of the first test light pulse and the second test light pulse generated by the test light pulse generation unit. The frequency sweep speed in the frequency control unit must be different between the first test light pulse and the second test light pulse.
本開示の光線路特性解析装置では、前記第1試験光パルス及び前記第2試験光パルスのうちの周波数を変化させる試験光パルスを生成する試験光パルス生成部は半導体レーザであり、前記周波数制御部は、前記半導体レーザの注入電流を変化させることで、試験光パルスの周波数を時間的に変化させてもよい。 In the optical line characteristic analyzing apparatus of the present disclosure, a test light pulse generation unit that generates a test light pulse that changes a frequency of the first test light pulse and the second test light pulse is a semiconductor laser, and the frequency control The unit may change the frequency of the test light pulse with time by changing the injection current of the semiconductor laser.
本開示の光線路特性解析方法は、
波長の異なる第1試験光パルス及び第2試験光パルスを生成し、前記生成された第1試験光パルスのみ、または前記生成された第1試験光パルス及び第2試験光パルスの両方の周波数を時間的に変化させながら、前記第1試験光パルス及び前記第2試験光パルスを被測定光線路に入射させる試験光パルス入射手順と、
前記被測定光線路に入射された前記第1試験光パルス及び前記第2試験光パルスによって得られる前記被測定光線路におけるブリルアン利得強度を前記被測定光線路の状態が異なる第1の状態及び第2の状態で取得し、前記第1の状態及び前記第2の状態における前記ブリルアン利得強度を用いて、前記被測定光線路の特性を解析する演算処理手順と、
を光線路特性解析装置が実行する光線路特性解析方法であって、
前記試験光パルス入射手順において、前記被測定光線路に入射される前記第1試験光パルスの最大と最小の光強度差が前記第1の状態及び前記第2の状態の両方における前記ブリルアン利得強度よりも小さくなるように、前記第1試験光パルスの光強度を調整する。
The optical line characteristic analysis method of the present disclosure is:
The first test light pulse and the second test light pulse having different wavelengths are generated, and the frequency of only the generated first test light pulse or both of the generated first test light pulse and the second test light pulse is set. A test light pulse incident procedure for causing the first test light pulse and the second test light pulse to enter the optical path to be measured while changing in time;
The Brillouin gain intensity in the measured optical line obtained by the first test light pulse and the second test light pulse incident on the measured optical line is set to a first state and a first state in which the state of the measured optical line is different. And a calculation processing procedure for analyzing the characteristics of the optical line to be measured using the Brillouin gain intensity in the first state and the second state,
Is an optical line characteristic analyzing method executed by the optical line characteristic analyzing apparatus,
In the test light pulse incident procedure, the maximum and minimum light intensity difference of the first test light pulse incident on the optical line to be measured is the Brillouin gain intensity in both the first state and the second state. The light intensity of the first test light pulse is adjusted so as to be smaller.
なお、上記各開示は、可能な限り組み合わせることができる。 The above disclosures can be combined as much as possible.
本開示によれば、線形周波数掃引光を生成する際に光パワーが変化する光源を用いた場合であっても、測定可能な光線路の特性の変化範囲が狭くならないようにすることができる。 According to the present disclosure, it is possible to prevent the change range of the measurable characteristics of the optical line from being narrowed even when a light source whose optical power changes is used when generating linear frequency sweep light.
以下、本開示の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本開示は、以下に示す実施形態に限定されるものではない。これらの実施の例は例示に過ぎず、本開示は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した形態で実施することができる。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。 Hereinafter, embodiments of the present disclosure will be described in detail with reference to the drawings. In addition, this indication is not limited to embodiment shown below. These embodiments are merely examples, and the present disclosure can be implemented in various modifications and improvements based on the knowledge of those skilled in the art. In the present specification and drawings, the same reference numerals denote the same components.
以下、図面を参照して本実施形態を説明する。
図1は、本開示の一実施形態に係る光線路特性解析装置の構成を示すブロック図である。図1に示される光線路特性解析装置は、第1試験光出力部12及び第2試験光出力部15、周波数制御部11、入射時間制御部13、16、パルス化部14、17、強度調整部19、サーキュレータ18、光受信部21、A/D変換器22及び演算処理部23を具備する。
Hereinafter, the present embodiment will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of an optical line characteristic analyzing apparatus according to an embodiment of the present disclosure. The optical line characteristic analyzing apparatus shown in FIG. 1 includes a first test
第1試験光出力部12、パルス化部14、第2試験光出力部15及びパルス化部17は、試験光パルス生成部として機能する。第1試験光出力部12が連続光の第1試験光を生成し、第2試験光出力部15が連続光の第2試験光を生成する。第1試験光出力部12及び第2試験光出力部15は、例えば、DFBレーザなどの半導体レーザである。パルス化部14が第1試験光をパルス化し、パルス化部17が第2試験光をパルス化する。これにより、第1試験光パルス及び第2試験光パルスが生成される。第1試験光パルス及び第2試験光パルスが被測定光線路である被測定光ファイバ31に入射される。
The first test
第1試験光出力部12および第2試験光出力部15は、例えば、図2に示す構成により実現される。第1試験光出力部12および第2試験光出力部15は連続光を出力する。第1試験光出力部12から出力される第1試験光を以下ではプローブ光、第2試験光出力部15から出力される第2試験光を以下ではポンプ光とする。プローブ光とポンプ光は、BFS程度異なる光周波数を出力する。
The 1st test
本実施形態では、第1試験光出力部12は、周波数を時間的に線形に変化させた線形周波数掃引光を生成する。プローブ光は、周波数制御部11により、時間に対して光周波数を線形に変調し、変調幅は測定すべき物理量変化に対応するBFS変化量より広い帯域幅に設定される。ただし、ポンプ光の周波数は線形変調されていても、線形変調されていなくても本開示は実施可能である。
In this embodiment, the 1st test
また、ポンプ光とプローブ光の両方の周波数を異なる変調速度で変調しても実施可能である。なお、以下の本実施形態ではプローブ光周波数のみを線形変調した場合について説明している。図2に示されるように、第1試験光出力部12は、半導体レーザに注入する電流に変調を加えることで出力光の光周波数を変調する方法が簡易かつ安価な手段として考えられる。第2試験光出力部15も、第1試験光出力部12と同様の構成としてもよい。ただし、第2試験光の周波数掃引速度は第1試験光と一致してはならない。
Further, the present invention can be implemented by modulating the frequencies of both the pump light and the probe light at different modulation speeds. In the following embodiment, a case is described in which only the probe optical frequency is linearly modulated. As shown in FIG. 2, the first test
図2に、半導体レーザの出力光周波数と出力光強度の関係の一例を示す。半導体レーザの出力光周波数は、注入電流の増加に従い高周波にシフトすることが一般的である。この時、半導体レーザの出力パワー特性は、注入電流の増加に比例して出力光強度が増加することが一般的である。よって、周波数が線形変調された半導体レーザから出力される光強度は時間的に線形増幅されることになる。 FIG. 2 shows an example of the relationship between the output light frequency of the semiconductor laser and the output light intensity. In general, the output optical frequency of a semiconductor laser shifts to a high frequency as the injection current increases. At this time, the output power characteristic of the semiconductor laser is generally such that the output light intensity increases in proportion to the increase in injection current. Therefore, the light intensity output from the semiconductor laser whose frequency is linearly modulated is linearly amplified in time.
パルス化部14はプローブ光をパルス化し、パルス化部17はポンプ光をパルス化する。パルス化する手段は任意である。例えば、パルス化部14、17は、音響光学素子をパルス駆動する音響光学スイッチを備える。なお、パルス化部14、17は、電気光学素子LiNbO3を用いてパルス駆動する導波路スイッチを備えるようにしてもよい。パルス化部14、17は、入射時間制御部13、16からの電気パルスにより駆動される時間で、プローブ光、ポンプ光をパルス化する。また、パルス化部14、17は、図2の半導体レーザを用いる場合、半導体レーザに注入する電流をパルス化することで代用しても構わない。
The
パルス化後のプローブ光パルスは半導体レーザへの注入電流変調により、出力光強度に勾配を持つ。強度調整部19は、プローブ光パルスの光強度の最大と最小の差(出力勾配)が小さくなるように調整する。プローブ光を強度調整部19に入力することで、強度調整部19を通過後のプローブ光の光強度は時間的に一定値となるか、出力強度の勾配を小さくすることができる。なお、強度調整部19としては、光増幅器や光強度変調器などが使用可能である。光増幅器は、希土類添加光ファイバや希土類添加光増幅器、半導体光増幅器、などの飽和利得媒体であることが好ましい。これにより、飽和時の一定光強度にすることができる。
The pulsed probe light pulse has a gradient in output light intensity due to modulation of the injection current into the semiconductor laser. The
なお、図1の形態例では、パルス化部14と被測定光ファイバ31の間に強度調整部19を挿入する例を示したが、第1試験光出力部12とパルス化部14の間に強度調整部19を挿入してもよい。
In the example of FIG. 1, the example in which the
また、図1の形態例では、ポンプ光が出力勾配を持たないため、ポンプ光に強度調整部を挿入していない。しかし、本開示はポンプ光の周波数を掃引することでポンプ光が出力勾配を持つ場合にも実施可能であり、その場合はポンプ光に強度調整部を挿入してもよい。 In the embodiment shown in FIG. 1, since the pump light does not have an output gradient, no intensity adjusting unit is inserted in the pump light. However, the present disclosure can also be implemented when the pump light has an output gradient by sweeping the frequency of the pump light. In this case, an intensity adjusting unit may be inserted into the pump light.
入射時間制御部13、16は、パルス化部14、17において、駆動用の電気パルスの変調時間を変化させることができる機能を有する。入射時間制御部13、16は、パルス化部14、17がパルスを変調するタイミングを変化させることで、プローブ光パルス及びポンプ光パルスが生成されるタイミングを制御する。より具体的には、入射時間制御部13、16は、被測定光ファイバ31内の所望の位置でプローブ光パルスとポンプ光パルスとが衝突するよう、プローブ光パルス及びポンプ光パルスが被測定光ファイバ31に入射する入射時間差tを調整する。
The incident
プローブ光パルスは、被測定光ファイバ31の一端に入射される。ポンプ光パルスは、サーキュレータ18を通過して、被測定光ファイバ31の他端に入射される。入射時間制御部13、16を用いてプローブ光パルスとポンプ光パルスの被測定光ファイバ31への入射時間を変更することにより、プローブ光パルスとポンプ光パルスとが被測定光ファイバ31内で衝突する位置、すなわち被測定光ファイバ31における測定する位置を変更することが可能となる。
The probe light pulse is incident on one end of the
プローブ光パルスとポンプ光パルスとは、被測定光ファイバ31中でインタラクションする。プローブ光パルスとポンプ光パルスとのインタラクションにより、プローブ光パルスはブリルアン増幅を受ける。ブリルアン増幅を受けたプローブ光パルスは、サーキュレータ18を通過して光受信部21へ導出される。
The probe light pulse and the pump light pulse interact in the measured
光受信部21は、被測定光ファイバ31中でブリルアン増幅を受けたプローブ光パルスをサーキュレータ18の導出光として受信する。光受信部21は、受信した導出光を電流信号へ変換する。
The
A/D変換器22は、光受信部21から出力される電流信号をデジタル信号に変換する。A/D変換器22は、変換したデジタル信号を演算処理部23へ出力する。ブリルアン増幅の時間変化を測定できる手段であれば、光受信部21の後段ではアナログ信号のまま演算処理部23へ出力することも可能である。
The A /
演算処理部23は、導出光から得られるブリルアン利得強度を用いて、被測定光ファイバ31の特性を解析する。演算処理部23は、周波数制御部11に入力された電流値に対して下記に説明するような演算処理を行い、一組のプローブ光とポンプ光の送出によって被測定光ファイバ31の1地点のブリルアン利得強度を測定し、プローブ光とポンプ光の送出を繰り返すことで被測定光ファイバ31の距離に対する特性分布を求める。
The
図3に、光受信部21の受信光強度の時間変化の一例を示す。プローブ光パルスとポンプ光パルスとの両方を被測定光ファイバ31へ入射した場合の光受信部21の受信光強度の時間変化SM0及びSM1は、図3に示すように、入射したプローブ光パルスPR0及びPR1の上に凸形のブリルアン利得が重ね合された形状となる。
FIG. 3 shows an example of a temporal change in the received light intensity of the
このブリルアン利得のピーク値をとる時間τ0及びτ1の変化を、プローブ光の変調周波数速度(掃引速度γr)を用いて周波数変化量に変換することでBFS変化を測定することが可能である。例えば、図4に示すように、プローブ光の周波数fprobeを線形に変化させた場合、プローブ光の周波数fprobeをポンプ光の周波数fpumpとの周波数差Δfが時間に対して線形に変化する。そのため、測定したBFSの変化量を測定することで被測定光ファイバ31の特性の相対変化量として測定することが可能である。これは、BFSの変化量が被測定光ファイバ31の温度変化、歪変化量に対して線形に増減することを利用するものである。
It is possible to measure the BFS change by converting the change of the time τ 0 and τ 1 taking the peak value of the Brillouin gain into the frequency change amount using the modulation frequency speed (sweep speed γ r ) of the probe light. is there. For example, as shown in FIG. 4, when the frequency f probe of the probe light is changed linearly, the frequency difference Δf between the frequency f probe of the probe light and the frequency f pump of the pump light changes linearly with respect to time. . Therefore, it is possible to measure the relative change amount of the characteristics of the measured
さらに、BFSの時間変化の軌跡を測定することで動的歪の振動周波数を測定することもできる。これは、BFSの変化量と歪変化量が線形に変化するため、BFSの時間変化の振動数が直接的に動的に変動する歪変化の振動数に変換可能であるからである。光受信部21の受信信号の時間軸上に現れるブリルアン利得のピーク値は、例えばローレンツ関数によるフィッティング解析やピーク値に対しての半値以上をとる区間に対して2次関数フィッティング解析をすることで容易に求めることができる。
Furthermore, the vibration frequency of the dynamic strain can be measured by measuring the trajectory of the BFS with time. This is because the BFS change amount and the strain change amount change linearly, so that the BFS time change frequency can be directly converted into a strain change frequency that dynamically changes dynamically. The peak value of the Brillouin gain appearing on the time axis of the received signal of the
次に、上述したように構成される本実施形態の光線路特性解析装置の動作について説明する。
まず、プローブ光およびポンプ光の出力光周波数及び周波数帯域幅、周波数掃引速度、光受信部21、及びA/D変換器22は次の条件を満足する必要がある。
Next, the operation of the optical line characteristic analyzing apparatus of the present embodiment configured as described above will be described.
First, the output light frequency and frequency bandwidth of the probe light and the pump light, the frequency sweep speed, the
(条件1)プローブ光の変調周波数帯域幅、またはプローブ光とポンプ光の変調周波数差の帯域幅は、測定すべき物理量変化に対応するBFS変化量と同等、またはそれ以上であること。
(条件2)周波数の線形掃引速度はプローブ光とポンプ光で一致しないこと。
条件1、2は次のような意味を持つ。
(Condition 1) The modulation frequency bandwidth of the probe light or the bandwidth of the modulation frequency difference between the probe light and the pump light is equal to or more than the BFS change amount corresponding to the physical quantity change to be measured.
(Condition 2) The linear sweep speed of the frequency does not match between the probe light and the pump light.
条件1は、プローブ光パルスとポンプ光パルスとが誘導ブリルアン散乱を、被測定光ファイバ31中の全ての位置で起こすために必要となる条件である。図4及び図5に、線形掃引プローブ光による特性測定の概念図の第1例及び第2例を示す。ポンプ光は周波数変調せず、プローブ光のみ線形に周波数変調した場合、ポンプ光とプローブ光の周波数差Δfは図5の破線で囲んで示したように、被測定ファイバ31の長手方向のブリルアン相関範囲内で異なるポンプ光―プローブ光周波数差Δfにてブリルアン利得を取得することになる。
このとき、得られたブリルアン利得は時間的に上に凸形の形状となり、当該ブリルアン相関範囲から受光するブリルアン利得ピーク値の受光時間は、プローブ光の掃引速度γrを用いてBFSに変換できる(詳細は後述)。 At this time, the obtained Brillouin gain has a convex shape upward in time, and the light reception time of the Brillouin gain peak value received from the Brillouin correlation range can be converted into BFS using the probe light sweep speed γ r. (Details will be described later).
ただし、本実施形態において、プローブ光のみを周波数掃引した場合を示したが、本原理においては、ポンプ光とプローブ光の周波数差Δfが空間分解能に相当する距離に対して時間的に変化していればよく、ポンプ光とプローブ光の両方を周波数掃引しても構わない。 However, in this embodiment, the case where only the probe light is swept in the frequency is shown. However, in this principle, the frequency difference Δf between the pump light and the probe light changes with time with respect to the distance corresponding to the spatial resolution. What is necessary is just to sweep the frequency of both the pump light and the probe light.
条件2は、ブリルアン利得強度変化が受信信号の時間軸上にローレンツ関数形状で現れるための条件である。もし、プローブ光とポンプ光の周波数掃引速度を一致させてしまうと、ブリルアン利得はプローブ光パルス上に一様に乗るため、時間軸上にブリルアン利得のピークが現れず、本開示を実施できない。このため、プローブ光パルスとポンプ光パルスとで、周波数制御部11における周波数の掃引速度が異なる。
上記の条件を満足する場合の本開示を用いた光線路特性解析方法を説明する。
第1試験光出力部12及び第2試験光出力部15は、波長の異なる二つの試験光(第1試験光、第2試験光)を出力する。第1試験光はプローブ光であり、第2試験光はポンプ光である。
An optical line characteristic analysis method using the present disclosure when the above conditions are satisfied will be described.
The first test
まず、パルス化部14は、プローブ光パルスを被測定光ファイバ31へ入射させる。そして、パルス化部17は、プローブ光パルスを入射してt秒後に、ポンプ光パルスを被測定光ファイバ31へ入射する。
First, the
(a)線形掃引したポローブ光によるブリルアン利得
プローブ光とポンプ光との周波数差Δfがブリルアン周波数シフトfBと一致する場合、プローブ光パルスとポンプ光パルスとがインタラクションすると、インタラクションした位置にてプローブ光パルスはブリルアン増幅される。線形掃引したプローブ光を用い、プローブ光の周波数帯域幅が測定すべき物理量変化に対応するBFS変化の帯域より広い場合、プローブ光とポンプ光の周波数差ΔfがおよそfBとなるブリルアン相関範囲を生じる。
(A) Brillouin gain by linearly swept probe light When the frequency difference Δf between the probe light and the pump light coincides with the Brillouin frequency shift f B , when the probe light pulse and the pump light pulse interact, the probe is located at the interacted position. The light pulse is Brillouin amplified. When a linearly swept probe light is used and the frequency bandwidth of the probe light is wider than the BFS change band corresponding to the physical quantity change to be measured, the Brillouin correlation range in which the frequency difference Δf between the probe light and the pump light is approximately f B is set. Arise.
周波数制御部11がプローブ光周波数を時間的に掃引することで、ブリルアン利得を得たプローブ光強度はローレンツ関数形状の時間変化を伴い、そのピーク値の受光時間を測定し、プローブ光の周波数掃引速度γr[Hz/s]を用いてBFSに変換する。以下、本開示におけるBFS変化の解析方法を述べる。
The
まず、時間τ0を特定するための第1の測定を行う。測定すべき物理量変化の無い状態(基準状態)でのBFS(基準BFS)に対応するブリルアン利得の時間変化のピーク時間(基準時間)を測定する。すなわち、物理量に変化のない状態で測定したブリルアン利得の時間変化に対し、ピーク値から半値を取る帯域に2次関数フィッティングを施した結果得られるピーク値を取る時間を基準時間すなわち時間τ0とする。 First, the first measurement for specifying the time τ 0 is performed. The peak time (reference time) of the Brillouin gain corresponding to the BFS (reference BFS) in a state where there is no change in physical quantity to be measured (reference state) is measured. That is, with respect to the time change of the Brillouin gain measured in a state where there is no change in the physical quantity, the time for taking the peak value obtained as a result of performing the quadratic function fitting on the band taking the half value from the peak value is the reference time, that is, time τ 0 To do.
次に、時間τ1を特定するための第2の測定を行う。測定すべき物理量に変化を生じる状態で、ブリルアン利得の時間変化のピーク値が得られる時間τ1を同様にして測定する。この時、BFS変化量ΔfBFSは
BFS変化量の物理量への換算は、例えば、温度の場合、約1MHz/℃、歪の場合、約0.05MHz/μεをそれぞれ使用可能である。なお、ポンプ光の周波数掃引速度γp[Hz/s]のとき、BFS変化量ΔfBFSは
(b)プローブ光強度の均一化による測定可能なBFS変化幅の拡大効果
以下では、本開示に関わる、プローブ光の光強度調整による効果を説明する。本開示に用いる半導体レーザの注入電流変調により、第1試験光出力部12の出力パワーが変調されることは、一般に以下の(3)式によって表される。
上式より、電流値I−Ithに比例して出力光強度が増加することがわかる。例えば、仮に電流値I−Ithを2倍にした場合、出力光強度が2倍になり、プローブ光パルスのベースラインが大きな傾きを持つ。一方で、本開示によるBFS変化の解析にはプローブ光パルス上に得られる凸型ブリルアン利得の受光ピーク時間を認識できる必要がある。 The above equation, it can be seen that the output light intensity in proportion to the current value I-I th increases. For example, if when the current value I-I th doubled, the output light intensity is doubled, the baseline of the probe light pulse has a large inclination. On the other hand, the analysis of the BFS change according to the present disclosure needs to be able to recognize the light reception peak time of the convex Brillouin gain obtained on the probe light pulse.
図6及び図7には、第1の測定と第2の測定において、BFSの変化により凸型ブリルアン利得のピーク受光時間が変化する様子を示している。図6及び図7において、破線は第1の測定を示し、実線は第2の測定を示す。また図6及び図7において、p0は第1の測定で得られた時間τ0におけるブリルアン利得強度がピークになる光強度を示し、p1は第2の測定で得られた時間τ1におけるブリルアン利得強度がピークになる光強度を示し、pmaxはプローブ光パルスの最大の光強度を示し、pminはプローブ光パルスの最小の光強度を示し、ΔPはプローブ光パルスの最大と最小の光強度差(pmax−pmin)を示す。 6 and 7 show how the peak light reception time of the convex Brillouin gain changes due to the change in BFS in the first measurement and the second measurement. 6 and 7, the broken line indicates the first measurement, and the solid line indicates the second measurement. 6 and 7, p 0 indicates the light intensity at which the Brillouin gain intensity at the time τ 0 obtained by the first measurement reaches a peak, and p 1 indicates the time at the time τ 1 obtained by the second measurement. The light intensity at which the Brillouin gain intensity reaches its peak is indicated, p max indicates the maximum light intensity of the probe light pulse, p min indicates the minimum light intensity of the probe light pulse, and ΔP indicates the maximum and minimum of the probe light pulse. The light intensity difference (p max -p min ) is shown.
図6では、光強度p0及びp1が光強度pmax以上であるため、BFS変化した場合にも第2の測定のブリルアン利得ピークにおける光強度p1を検出できる。一方、図7では、凸型ブリルアン利得Δp0及び凸型ブリルアン利得Δp1に対してBFSが大きく変化したことにより、プローブ光パルスの最大の光強度pmaxが第2の測定のブリルアン利得ピークの光強度p1よりも受光パワーが大きくなる。この場合、プローブ光パルス幅に関わらず、プローブ光の強度勾配により、測定可能なBFS変化の帯域が制限されてしまう。具体的には、式(3)により、強度勾配が2倍になると測定可能なBFSの変化範囲が半分になる。 In FIG. 6, since the light intensities p 0 and p 1 are equal to or higher than the light intensity p max , the light intensity p 1 at the Brillouin gain peak in the second measurement can be detected even when the BFS changes. On the other hand, in FIG. 7, the BFS greatly changes with respect to the convex Brillouin gain Δp 0 and the convex Brillouin gain Δp 1 , so that the maximum light intensity p max of the probe light pulse becomes the Brillouin gain peak of the second measurement. The light receiving power becomes larger than the light intensity p 1 . In this case, regardless of the probe light pulse width, the measurable BFS change band is limited by the intensity gradient of the probe light. Specifically, according to equation (3), when the intensity gradient is doubled, the measurable BFS change range is halved.
この課題を解決するために、本開示は、光強度p0及びp1が光強度pmax以上になるように、強度勾配を調整する。例えば、プローブ光パルスの光強度差ΔPが時間τ0における凸型ブリルアン利得Δp0及び時間τ1における凸型ブリルアン利得Δp1の両方よりも小さくなるように、プローブ光パルスの光強度を調整する。さらには、プローブ光の強度勾配を可能な限り小さくすることが好ましい。さらには、強度調整部19は、周波数制御部11によって周波数の変化されたプローブ光パルスの光強度を一定にすることが好ましい。前述の利得飽和媒体や強度変調器を強度調整部19として用いることにより、プローブ光パルスのベースラインを完全に平坦化できれば、測定可能なBFS変化の帯域は線形周波数掃引されたプローブ光パルス幅に内包される周波数帯域によって決定される。
In order to solve this problem, the present disclosure adjusts the intensity gradient so that the light intensities p 0 and p 1 are equal to or higher than the light intensity p max . For example, so as to be smaller than both the convex Brillouin gain Delta] p 1 light intensity difference ΔP of the probe light pulses in convex Brillouin gain Delta] p 0 and the time tau 1 at time tau 0, adjusting the light intensity of the probe light pulses . Furthermore, it is preferable to make the intensity gradient of the probe light as small as possible. Furthermore, it is preferable that the
前述の利得飽和媒体や強度変調器を強度調整部19で用いることにより、プローブ光パルスのベースラインを完全に平坦化できない場合にも、勾配を半分にすることができれば、同じブリルアン利得にて2倍のBFS変化の帯域に対応することができるようになる。
Even if the baseline of the probe light pulse cannot be completely flattened by using the above-described gain saturation medium or intensity modulator in the
上述の通り、本開示に係る光線路特性解析装置は、プローブ光のみ、又はプローブ光とポンプ光の両方を周波数掃引し、周波数掃引による光強度変化の勾配を小さくし、基準BFSに対するBFS変化を一度の試験光送出で、高速に測定可能であり、かつBFS変化に対応する測定帯域を拡大することができる。 As described above, the optical line characteristic analyzing apparatus according to the present disclosure frequency-sweeps only the probe light or both the probe light and the pump light, reduces the gradient of the light intensity change due to the frequency sweep, and changes the BFS with respect to the reference BFS. Measurement can be performed at a high speed by sending test light once, and the measurement band corresponding to the BFS change can be expanded.
図8及び図9は、本実施形態の光線路特性解析方法を示すフローチャートである。ここでは、プローブ光パルスのみを掃引する場合を例に説明する。本実施形態に係る光線路特性解析方法は、光線路特性解析装置が、試験光パルス入射手順と、演算処理手順を順に実行する。試験光パルス入射手順ではステップS101〜S103、S107、S108を実行し、演算処理手順ではステップS104〜S106、S109〜S113を実行する。 8 and 9 are flowcharts showing the optical line characteristic analysis method of the present embodiment. Here, a case where only the probe light pulse is swept will be described as an example. In the optical line characteristic analyzing method according to the present embodiment, the optical line characteristic analyzing apparatus sequentially executes a test light pulse incident procedure and an arithmetic processing procedure. Steps S101 to S103, S107, and S108 are executed in the test light pulse incident procedure, and steps S104 to S106 and S109 to S113 are executed in the calculation processing procedure.
まず、光線路特性解析装置は、プローブ光パルスの掃引速度γrとパルス幅τを設定する(ステップS101)。次に、光線路特性解析装置は、プローブ光パルスとポンプ光パルスとの入射時間差tを初期値t1に設定する(ステップS102)。そして、光線路特性解析装置が第1の測定を実行する(S103〜S105)。 First, the optical line characteristic analyzing apparatus sets a probe light pulse sweep speed γ r and a pulse width τ (step S101). Then, the optical line characterization system sets the incident time difference t between the probe light pulse and the pump light pulse to an initial value t 1 (step S102). Then, the optical line characteristic analyzer performs the first measurement (S103 to S105).
光線路特性解析装置は、プローブ光パルス及びポンプ光パルスを測定すべき物理量が基準状態(状態0)にある被測定光ファイバ31へ入力する(ステップS103)。
The optical line characteristic analyzing apparatus inputs the probe light pulse and the pump light pulse to the measured
演算処理部23は、光受信部21の受信信号から誘導ブリルアン散乱光の時間変化を求め、誘導ブリルアン散乱光の最大値p0を取る時間τ0を解析し、入射時間差tと対応付けて記憶する(ステップS104)。
The
続いて、演算処理部23は、入射時間差tがnL/c以上であるか否かを判断する(ステップS105)。ここで、nは被測定光ファイバ31の屈折率、Lは被測定光ファイバ31のファイバ長、cは真空中の光速である。入射時間差tがnL/c未満である場合(ステップS105のNo)、演算処理部23は、入射時間差tをt=t+Δtと設定して(ステップS106)、ステップS103の処理から解析処理を繰り返し行う。ステップS105で入射時間差tがnL/c以上である場合(ステップS105のYes)、以下のステップS107以降の処理を実行する。
Subsequently, the
ステップS107では、光線路特性解析装置は、プローブ光パルスとポンプ光パルスとの入射時間差tを再び初期値t1に設定する。そして、光線路特性解析装置が第2の測定を実行する(S108〜S112)。 In step S107, the optical line characterization system, again set to an initial value t 1 the incident time difference t between the probe light pulse and the pump light pulse. Then, the optical line characteristic analyzer performs the second measurement (S108 to S112).
光線路特性解析装置は、プローブ光パルス及びポンプ光パルスを測定すべき物理量に変化が生じている状態(状態1)にある被測定光ファイバ31へ入力する(ステップS108)。演算処理部23は、光受信部21の受信信号から誘導ブリルアン散乱光の時間変化を求め、誘導ブリルアン散乱光の最大値p1を取る時間τ1を解析し、入射時間差tと対応付けて記憶する(ステップS109)。演算処理部23は、掃引速度γrから基準状態における入射時間差tでのBFS(基準BFS)に対するBFS変化量を解析する(ステップS110)。演算処理部23は、解析結果を後段へ出力する(ステップS111)。
The optical line characteristic analyzing apparatus inputs the probe light pulse and the pump light pulse to the measured
続いて、演算処理部23は、入射時間差tがnL/c以上であるか否かを判断する(ステップS112)。入射時間差tがnL/c未満である場合(ステップS112のNo)、演算処理部23は、入射時間差tをt=t+Δtと設定して(ステップS113)、ステップS108の処理から解析処理を繰り返し行う。
Subsequently, the
ステップS112で入射時間差tがnL/c以上である場合(ステップS112のYes)、演算処理部23は、一連の測定作業を終了する。
When the incident time difference t is nL / c or more in step S112 (Yes in step S112), the
以上の処理をまとめると、本実施形態に係る解析方法は、以下のような処理手順となる。
手順1:プローブ光パルスの周波数掃引速度γrとパルス幅τを設定。
手順2:プローブ光パルスとポンプ光パルスとの入射時間差tを初期値に設定。
手順3:基準状態(状態0)でのプローブ光パルスのブリルアン散乱光強度の時間変化から、誘導ブリルアン利得ピークを取る時間τ0を入射時間差tと対応付けて記録。
To summarize the above processing, the analysis method according to the present embodiment has the following processing procedure.
Procedure 1: Set frequency sweep speed γ r and pulse width τ of probe light pulse.
Procedure 2: The incident time difference t between the probe light pulse and the pump light pulse is set to the initial value.
Procedure 3: Record the time τ 0 for taking the stimulated Brillouin gain peak from the time change of the Brillouin scattered light intensity of the probe light pulse in the reference state (state 0) in association with the incident time difference t.
手順4:プローブ光パルスとポンプ光パルスとの入射時間差tを変化させて上記手順3を繰り返し、t≧nL/cで以下の手順5以降を実行。
手順5:プローブ光パルスとポンプ光パルスとの入射時間差tを初期値に設定。
Procedure 4: The
Procedure 5: The incident time difference t between the probe light pulse and the pump light pulse is set to the initial value.
手順6:測定すべき物理量に変化のある状態(状態1)でのプローブ光パルスのブリルアン散乱光強度の時間変化から、誘導ブリルアン利得ピークを取る時間τ1を入射時間差tと対応付けて記録し、同じ入射時間差tでの時間τ1と時間τ0との時間差及び掃引速度から第1の測定と第2の測定との周波数差を求め、BFS変化量に換算する。
手順7:プローブ光パルスとポンプ光パルスとの入射時間差tを変化させて上記手順6を繰り返し、t≧nL/cで終了する。
Procedure 6: Record the time τ 1 for taking the stimulated Brillouin gain peak from the time change of the Brillouin scattered light intensity of the probe light pulse in the state (state 1) in which the physical quantity to be measured changes, in association with the incident time difference t. The frequency difference between the first measurement and the second measurement is obtained from the time difference between the time τ 1 and the time τ 0 at the same incident time difference t and the sweep speed, and is converted into the BFS variation.
Procedure 7: The
このように、本実施形態では、光線路特性解析装置は、プローブ光の変調周波数帯域幅、またはプローブ光とポンプ光の変調周波数差の帯域幅が被測定光ファイバ31において測定すべき物理量に対応するBFS変化量より大きく、周波数差がBFSと同程度のプローブ光とポンプ光とを用意する。
As described above, in this embodiment, the optical line characteristic analyzing apparatus corresponds to the physical quantity to be measured in the measured
光線路特性解析装置は、プローブ光とポンプ光をパルス化する。光線路特性解析装置は、プローブ光の出力強度を均一化する。光線路特性解析装置は、プローブ光パルス及びポンプ光パルスに入射時間差tを与えて被測定光ファイバ31へ入射する。そして、光線路特性解析装置は、入射時間差tで定められる被測定光ファイバ31上のある任意の位置に対して、1度のプローブ光パルス及びポンプ光パルスの被測定光ファイバ31への入射により、プローブ光パルス及びポンプ光パルスのインタラクションにより発生する誘導ブリルアン後方散乱光がピークを取る時間τ0又はτ1を強度波形から解析し、ピークを取る時間変化|τ0−τ1|をプローブ光パルス及びポンプ光パルスのうちの周波数掃引する試験光の周波数掃引速度を用いてBFS変化量に換算することを特徴とする。
The optical line characteristic analyzer pulsates probe light and pump light. The optical line characteristic analyzer uniformizes the output intensity of the probe light. The optical line characteristic analysis apparatus gives an incident time difference t to the probe light pulse and the pump light pulse and enters the measured
この特徴は、ポンプ光とプローブ光の周波数差を変えながら複数回の測定を行う非特許文献1に記載の方法と明らかに異なる。また、非特許文献2は、本実施形態と同様にポンプ光及びプローブ光の周波数を変調しているが、BFSを測定するために両試験光の相対周波数差を順次変更する必要があるという点で明らかに異なる。
This feature is clearly different from the method described in
さらに、プローブ光パルス及びポンプ光パルスを被測定光ファイバ31へ入射する入射時間差tを変えながら繰り返し測定することにより、光線路特性解析装置は、被測定光ファイバ31のどの地点においても、基準状態(状態0)にある被測定光ファイバ31のBFS(基準BFS)に対するBFS変化を一組のポンプ光とプローブ光の送出にて測定することができる。
Furthermore, by repeatedly measuring the probe light pulse and the pump light pulse while changing the incident time difference t incident on the
上記の測定において、演算処理部23では受信光強度の時間変化からBFSを解析可能であるため、周波数解析の必要がない。このため、光線路特性解析装置は、高速に被測定光ファイバ31の特性分布を求めることができる。さらに、周波数掃引されているプローブ試験光の出力勾配が均一化されているため、BFS変化に対してブリルアン利得のピーク受光時間を認識できるBFS変化範囲を拡大することができる。
In the above measurement, since the BFS can be analyzed from the temporal change of the received light intensity in the
なお、上記実施形態では、光線路特性解析装置がサーキュレータ18を備える場合を例に説明した。しかしながら、これに限定されない。光線路特性解析装置は、例えば、サーキュレータ18の代わりにカプラを備えていても構わない。受光部ではA/D変換器22によりデジタル信号とした上でブリルアン利得のピーク値を解析する例を説明したが、アナログ信号のままブリルアン利得がピーク値を取る時間の変化を解析することも可能である。
In the above embodiment, the case where the optical line characteristic analyzing apparatus includes the
また、上記実施形態では、被測定光ファイバ31の両端からポンプ光およびプローブ光それぞれを入射している構成であるが、被測定光ファイバ31の遠端から反射したブローブ光を解析に用いる構成であっても適用することができる。
In the above embodiment, the pump light and the probe light are incident from both ends of the measured
なお、この発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。さらに、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。 Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment as it is, and can be embodied by modifying the constituent elements without departing from the scope of the invention in the implementation stage. Further, various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of constituent elements disclosed in the embodiment. Furthermore, you may combine suitably the component covering different embodiment.
また、本開示における光線路特性解析装置の演算処理部は、コンピュータとプログラムによっても実現でき、プログラムを記録媒体に記録することも、ネットワークを通して提供することも可能である。 In addition, the arithmetic processing unit of the optical line characteristic analyzing apparatus according to the present disclosure can be realized by a computer and a program, and the program can be recorded on a recording medium or provided through a network.
(発明の効果)
以上のように、本開示は、波長の異なる二種の試験光を用意し、パルス化した後に二種のパルス試験光に入射時間差tを与えて被測定光線路に入射することで、先に入射したパルス試験光(第1試験光)の反射光と、後に入射したパルス試験光(第2試験光)が対向伝搬することにより発生した誘導ブリルアン後方散乱光を光受信部で受信し、第1試験光のみ、あるいは第1試験光および第2試験光の両方の光周波数を生じさせるDFBレーザの注入電流を線形に変調する。これにより、本開示は、出力周波数を時間的に線形に変調し、変調帯域幅を測定すべき物理量変化に対応するBFS変化の範囲と同等またはそれ以上に設定し、受信信号の時間軸上でのブリルアン利得ピークの変化を解析し、測定毎にブリルアン利得ピークを取る時間の変化をBFS変化に換算し、BFS変化を測定すべき物理量変化に解析することを可能にする。
(Effect of the invention)
As described above, the present disclosure prepares two types of test light having different wavelengths, and after pulsing, gives an incident time difference t to the two types of pulsed test light and enters the measured optical line first. The reflected light of the incident pulse test light (first test light) and the later incident pulse test light (second test light) are propagated in opposite directions and the stimulated Brillouin backscattered light is received by the light receiving unit. The injection current of the DFB laser that generates the optical frequencies of only one test light or both the first test light and the second test light is linearly modulated. Thus, the present disclosure modulates the output frequency linearly in time, and sets the modulation bandwidth to be equal to or greater than the range of BFS change corresponding to the physical quantity change to be measured, on the time axis of the received signal. Change of the Brillouin gain peak is converted into a BFS change, and the BFS change can be analyzed into a physical quantity change to be measured.
ここで、本開示は、高速な測定が可能となる光線路特性解析装置において、DFBレーザの注入電流を線形に変調することによって出力パワーも線形に変調されてしまう試験光に対して、強度調整部を通過させることでブリルアン利得がない状態でのベースラインの強度勾配を小さくすることで、受信信号の時間軸上でのブリルアン利得ピークの変化を解析可能なBFS変化の範囲を拡大することが可能である。 Here, the present disclosure relates to an optical line characteristic analyzer that enables high-speed measurement, and adjusts the intensity for test light whose output power is also linearly modulated by linearly modulating the injection current of the DFB laser. By reducing the intensity gradient of the baseline in a state where there is no Brillouin gain by passing the part, it is possible to expand the range of BFS change that can analyze the change of the Brillouin gain peak on the time axis of the received signal Is possible.
したがって、本開示によれば、受光部で受信信号の周波数解析をすることなく、受信信号の強度解析によりBFS変化を測定し、光線路の特性分布(温度、静的歪および動的歪の振動周波数と歪量)を高速に測定することのできる光線路特性測定装置が測定可能な光線路の特性の変化範囲を拡大させることができる。 Therefore, according to the present disclosure, the BFS change is measured by intensity analysis of the received signal without performing frequency analysis of the received signal at the light receiving unit, and the characteristic distribution (temperature, static strain and dynamic strain vibration) of the optical line is measured. It is possible to expand the change range of the characteristics of the optical line that can be measured by the optical line characteristic measuring apparatus capable of measuring the frequency and the distortion amount at high speed.
本開示は情報通信産業に適用することができる。 The present disclosure can be applied to the information communication industry.
11:周波数制御部
12:第1試験光出力部
13、16:入射時間制御部
14、17:パルス化部
15:第2試験光出力部
18:サーキュレータ
19:強度調整部
21:光受信部
22:A/D変換器
23:演算処理部
31:被測定光ファイバ
11: Frequency control unit 12: First test
Claims (7)
前記試験光パルス生成部が生成する第1試験光パルスのみ、または前記試験光パルス生成部が生成する第1試験光パルス及び第2試験光パルスの両方の周波数を時間的に変化させる周波数制御部と、
被測定光線路に入射された前記第1試験光パルス及び前記第2試験光パルスによって得られる前記被測定光線路におけるブリルアン利得強度を前記被測定光線路の状態が異なる第1の状態及び第2の状態で取得し、前記第1の状態及び前記第2の状態における前記ブリルアン利得強度を用いて、前記被測定光線路の特性を解析する演算処理部と、
前記被測定光線路に入射される前記第1試験光パルスの最大と最小の光強度差が前記第1の状態及び前記第2の状態の両方における前記ブリルアン利得強度よりも小さくなるように、前記第1試験光パルスの光強度を調整する強度調整部と、
を備える光線路特性解析装置。 A test light pulse generator for generating a first test light pulse and a second test light pulse having different wavelengths;
A frequency control unit that temporally changes only the first test light pulse generated by the test light pulse generation unit or both the first test light pulse and the second test light pulse generated by the test light pulse generation unit. When,
A Brillouin gain intensity in the measured optical line obtained by the first test light pulse and the second test light pulse incident on the measured optical line is changed between a first state and a second state where the state of the measured optical line is different. And an arithmetic processing unit that analyzes the characteristics of the optical line to be measured using the Brillouin gain intensity in the first state and the second state,
The difference between the maximum and minimum light intensity of the first test light pulse incident on the measured optical line is smaller than the Brillouin gain intensity in both the first state and the second state. An intensity adjusting unit for adjusting the light intensity of the first test light pulse;
An optical line characteristic analyzing apparatus comprising:
請求項1に記載の光線路特性解析装置。 The intensity adjusting unit is an optical amplifier or a light intensity modulator that makes the light intensity of the first test light pulse constant.
The optical line characteristic analyzing apparatus according to claim 1.
請求項2に記載の光線路特性解析装置。 The optical amplifier is a saturation gain medium, and the light intensity of the first test light pulse is made constant by using a gain at the time of saturation.
The optical line characteristic analysis apparatus according to claim 2.
請求項1から3のいずれかに記載の光線路特性解析装置。 The frequency change in the frequency control unit is linear with respect to time.
The optical line characteristic analysis apparatus according to any one of claims 1 to 3.
前記第1試験光パルスと前記第2試験光パルスとで、前記周波数制御部における周波数の掃引速度が異なる、
請求項4に記載の光線路特性解析装置。 The frequency control unit changes only the first test light pulse generated by the test light pulse generation unit, or the frequency of the first test light pulse and the second test light pulse generated by the test light pulse generation unit,
The first test light pulse and the second test light pulse have different frequency sweep speeds in the frequency controller.
The optical line characteristic analyzer of Claim 4.
前記周波数制御部は、前記半導体レーザの注入電流を変化させることで、試験光パルスの周波数を時間的に変化させる、
請求項1から5のいずれかに記載の光線路特性解析装置。 Of the first test light pulse and the second test light pulse, the test light pulse generating unit that generates a test light pulse whose frequency is changed by the frequency control unit is a semiconductor laser,
The frequency control unit changes the frequency of the test light pulse with time by changing the injection current of the semiconductor laser.
The optical line characteristic analysis apparatus according to claim 1.
前記被測定光線路に入射された前記第1試験光パルス及び前記第2試験光パルスによって得られる前記被測定光線路におけるブリルアン利得強度を前記被測定光線路の状態が異なる第1の状態及び第2の状態で取得し、前記第1の状態及び前記第2の状態における前記ブリルアン利得強度を用いて、前記被測定光線路の特性を解析する演算処理手順と、
を光線路特性解析装置が実行する光線路特性解析方法であって、
前記試験光パルス入射手順において、前記被測定光線路に入射される前記第1試験光パルスの最大と最小の光強度差が前記第1の状態及び前記第2の状態の両方における前記ブリルアン利得強度よりも小さくなるように、前記第1試験光パルスの光強度を調整する、
光線路特性解析方法。 The first test light pulse and the second test light pulse having different wavelengths are generated, and the frequency of only the generated first test light pulse or both of the generated first test light pulse and the second test light pulse is set. A test light pulse incident procedure for causing the first test light pulse and the second test light pulse to enter the optical path to be measured while changing in time;
The Brillouin gain intensity in the measured optical line obtained by the first test light pulse and the second test light pulse incident on the measured optical line is set to a first state and a first state in which the state of the measured optical line is different. And a calculation processing procedure for analyzing the characteristics of the optical line to be measured using the Brillouin gain intensity in the first state and the second state,
Is an optical line characteristic analyzing method executed by the optical line characteristic analyzing apparatus,
In the test light pulse incident procedure, the maximum and minimum light intensity difference of the first test light pulse incident on the optical line to be measured is the Brillouin gain intensity in both the first state and the second state. Adjusting the light intensity of the first test light pulse to be smaller than
Optical line characteristic analysis method.
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