JP2019148466A - 光ファイバセンシング装置及び光ファイバセンシング方法 - Google Patents
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Abstract
Description
図1を参照して、この発明の第1実施形態に係る光ファイバセンシング装置(以下、第1センシング装置とも称する。)を説明する。図1は、第1センシング装置の概略構成図である。
EAS(T)=EAS0exp(j2πfASt)
ここで、tは時間である。この両者をPD62に入力したときの、PD62の出力電圧VPD(T)は、以下の式(1)で表される。
また、光ファイバ100の温度がT+ΔTの場合(図2(B))、ストークス光と反ストークス光の複素振幅は以下の式で表される。
EAS(T+ΔT)=EAS0exp{j2π(fAS+CTΔT)t}
この両者をPD62に入力したときのPD62の出力電圧VPD(T+ΔT)は、以下の式(2)で表される。
∝ES0 2+EAS0 2+ES0EAS0cos{2π(fAS−fS+2CTΔT)t} (2)
上記式(1)及び式(2)を比べると、光ファイバ100の温度がTからT+ΔTに変化した場合における周波数シフトは、2CTΔTとなっていることが分かる。このように、ストークス光と反ストークス光の一方を測定する場合の周波数シフト(CTΔT)に比べて、2倍の周波数シフトを得ることができる。
図3を参照して、この発明の第2実施形態に係る光ファイバセンシング装置(以下、第2センシング装置とも称する。)を説明する。図3は、第2センシング装置の概略構成図である。
ES2(T)=EAS20exp(j2πfS2t)
ここで、tは時間である。この両者をPD62に入力したときの出力電圧VPD(T)は、以下の式(3)で表される。
∝EAS10 2+ES20 2+EAS10ES20cos{2π(fS2−fAS1)t} (3)
また、光ファイバ100の温度がT+ΔTの場合(図4(B))、ストークス光と反ストークス光の複素振幅は以下の式で表される。
ES2(T+ΔT)=ES20exp{j2π(fS2−CTΔT)t}
この両者をPD62に入力したときの出力電圧VPD(T)は、以下の式(4)で表される。
∝EAS10 2+ES20 2+EAS10ES20cos{2π(fS2−fAS1−2CTΔ T)t} (4)
上記式(3)及び(4)を比べると、光ファイバ100の温度がTからT+ΔTに変化した場合における周波数シフトは、−2CTΔTとなっていることが分かる。
ここで、fbは、ブリルアンシフトである。fb≒11GHzであるので、fP2−fP1が22GHz程度になるように、設定されていると、fS2−fAS1が低周波となり、PD62に要求される帯域は軽減される。
12 CW光源
14 光変調器
15、66 発振器
16 光パルス発生器
18 タイミング調整器
20 光サーキュレータ
30、31、50、51 光フィルタ
40 光増幅部
60、61 光受信部
62 フォトダイオード(PD)
64 ミキサ
68 フィルタ
70 周波数・強度変換回路
90 信号処理部
100 光ファイバ
Claims (4)
- プローブ光を生成する光送信部と、
前記プローブ光により光ファイバで発生する後方散乱光に含まれる、ストークス光及び反ストークス光を抽出する波長フィルタ部と、
前記ストークス光及び反ストークス光を同一受光素子で受光し、これらのビート成分を検出する光受信部と
を備えることを特徴とする光ファイバセンシング装置。 - 第1プローブ光と、前記第1プローブ光より周波数が高く、かつ、第1プローブ光と位相同期している第2プローブ光を生成する光送信部と、
前記第1プローブ光により光ファイバで発生する後方散乱光に含まれる、第1ストークス光及び第1反ストークス光と、前記第2プローブ光により光ファイバで発生する後方散乱光に含まれる、第2ストークス光及び第2反ストークス光のうち、第1反ストークス光と第2ストークス光を抽出する波長フィルタ部と、
前記第1反ストークス光及び第2ストークス光を同一受光素子で受光し、これらのビート成分を検出する光受信部と
を備えることを特徴とする光ファイバセンシング装置。 - プローブ光を生成する過程と、
前記プローブ光により光ファイバで発生する後方散乱光に含まれる、ストークス光及び反ストークス光を抽出する過程と、
前記ストークス光及び反ストークス光を同一受光素子で受光し、これらのビート成分を検出する過程と
を備えることを特徴とする光ファイバセンシング方法。 - 第1プローブ光と、前記第1プローブ光より周波数が高く、かつ、第1プローブ光と位相同期している第2プローブ光を生成する過程と、
前記第1プローブ光により光ファイバで発生する後方散乱光に含まれる、第1ストークス光及び第1反ストークス光と、前記第2プローブ光により光ファイバで発生する後方散乱光に含まれる、第2ストークス光及び第2反ストークス光のうち、第1反ストークス光と第2ストークス光を抽出する過程と、
前記第1反ストークス光及び第2ストークス光を同一受光素子で受光し、これらのビート成分を検出する過程と
を備えることを特徴とする光ファイバセンシング方法。
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- 2018-02-26 JP JP2018032349A patent/JP6969442B2/ja active Active
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