JP2021032734A - Measurement device - Google Patents

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JP2021032734A
JP2021032734A JP2019153924A JP2019153924A JP2021032734A JP 2021032734 A JP2021032734 A JP 2021032734A JP 2019153924 A JP2019153924 A JP 2019153924A JP 2019153924 A JP2019153924 A JP 2019153924A JP 2021032734 A JP2021032734 A JP 2021032734A
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良太 大島
Ryota Oshima
良太 大島
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Ono Sokki Co Ltd
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Ono Sokki Co Ltd
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Abstract

To improve accuracy of a measurement device, eliminating impacts of wavelength dispersal.SOLUTION: A PM optical circulator 7 is configured to transmit wavelength sweep light incident from a second PM fiber 5 to a fourth PM fiber 8, and the wavelength sweep light entering into the fourth PM fiber 8 is configured to enter into a sixth PM fiber 11 via a polarization holding WDM coupler 9. One part of the wavelength sweep light entering into the sixth PM fiber 11 is configured to reflect in an opposite direction at an end surface of the sixth PM fiber 11 as reference light, and some of it passes through a lens 13 from the sixth PM fiber 11 to be emitted to a measurement object 100 as measurement light. Reflection light of the measurement light reflected upon the measurement object is configured to enter into the lens 13 and sixth PM fiber 11, and the reflection light entering into the sixth PM fiber 11 is configured to be transmitted to a seventh PM fiber 14 via the polarization maintaining WDM coupler 9 and PM optical circulator 7 with the reference light, and interference light of the reflection light with the reference light is detected by a first light receiver 15.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、光周波数領域反射測定法(OFDR: Optical Frequency Domain Reflectometry)を用いた測定を行う測定装置に関するものである。 The present invention relates to a measuring device that performs measurement using an optical frequency domain reflection measurement method (OFDR).

光周波数領域反射測定法を用いた測定を行う測定装置としては、図6に示す基本構成を備えた測定装置が知られている(特許文献1)。
この測定装置において、波長掃引光源641は、時間に対して光の周波数が直線的に変化するように出力光の波長を掃引する。波長掃引光源641からの光の一部は、光カプラ642で分岐されて測定用干渉計644に入射する。測定用干渉計644に入射した光は、光カプラ643で分岐され、分岐された光の一方は遅延ファイバ645に参照光として入射し、他方はレンズ646を介して測定光として測定対象物100に入射する。
As a measuring device that performs measurement using the optical frequency domain reflection measuring method, a measuring device having the basic configuration shown in FIG. 6 is known (Patent Document 1).
In this measuring device, the wavelength sweep light source 641 sweeps the wavelength of the output light so that the frequency of the light changes linearly with time. A part of the light from the wavelength sweep light source 641 is branched by the optical coupler 642 and incident on the measurement interferometer 644. The light incident on the measurement interferometer 644 is branched by the optical coupler 643, and one of the branched lights is incident on the delay fiber 645 as reference light, and the other is incident on the measurement object 100 as measurement light via the lens 646. Incident.

測定対象物100で反射された測定光は、再び測定用干渉計644に入射し、光カプラ647で、測定対象物100に入射し反射された測定光と、遅延ファイバ645を伝搬した参照光との干渉光が生成される。 The measurement light reflected by the measurement object 100 is incident on the measurement interferometer 644 again, and the measurement light reflected by the optical coupler 647 incident on the measurement object 100 and the reference light propagating through the delay fiber 645. Interferometric light is generated.

測定用干渉計644からの干渉光は、受光器648aでヘテロダイン検波され、A/D変換器649aでサンプリングされる。
波長掃引光源641において光周波数の変化が線形である場合、ヘテロダイン検波で得られたビート信号の周波数は、測定対象物100に入射し反射された光と、遅延ファイバ645を伝搬した遅延光との光路差に比例する。したがって、ビート信号の周波数から測定対象物100までの距離を測定することができる。
The interferometric light from the measuring interferometer 644 is heterodyne-detected by the receiver 648a and sampled by the A / D converter 649a.
When the change in the optical frequency in the wavelength sweep light source 641 is linear, the frequency of the beat signal obtained by the heterodyne detection is the light incident on the measurement object 100 and reflected, and the delayed light propagating on the delay fiber 645. It is proportional to the optical path difference. Therefore, the distance from the frequency of the beat signal to the measurement object 100 can be measured.

しかし、実際には、波長掃引光源641から出力される光の波長掃引は非線形であり、変調が重畳されていたりする。このために、測定用干渉計644から出力されるヘテロダイン信号のスペクトラムのピーク値のぼやけや側帯波の発生が生じ、高精度な測定が妨げられる。 However, in reality, the wavelength sweep of the light output from the wavelength sweep light source 641 is non-linear, and modulation is superimposed. For this reason, the peak value of the spectrum of the heterodyne signal output from the measurement interferometer 644 is blurred and sideband waves are generated, which hinders high-precision measurement.

そこで、測定用干渉計644に加え基準干渉計651を設け、波長掃引光源641からの光を光カプラ642で分岐して、測定用干渉計644だけでなく基準干渉計651にも入力する。基準干渉計651で生成された干渉光は、受光器648bでヘテロダイン検波され、A/D変換器649bでサンプリングされる。 Therefore, a reference interferometer 651 is provided in addition to the measurement interferometer 644, and the light from the wavelength sweep light source 641 is branched by the optical coupler 642 and input to not only the measurement interferometer 644 but also the reference interferometer 651. The interferometric light generated by the reference interferometer 651 is heterodyne-detected by the receiver 648b and sampled by the A / D converter 649b.

波長掃引光源641による波長掃引の非線形性や変調の影響は、測定用干渉計644だけでなく、基準干渉計651においても同様に現れる。
このため、波長掃引光源641から測定用干渉計644を経由して受光器648aに至る2つの経路の平均長と、波長掃引光源641から基準干渉計651を経由して受光器648bに至る2つの経路の平均長とがおよそ等しくなるように長さを設定し、A/D変換器649a、649bの後段の制御器650において、基準干渉計651からの信号強度が0となるタイミングで測定用干渉計644の干渉光のビート信号をリサンプリングすれば、波長掃引光源641による波長掃引の非線形性や変調の影響が除去されたビート信号を得ることができる。
The influence of the non-linearity and modulation of the wavelength sweep by the wavelength sweep light source 641 appears not only in the measurement interferometer 644 but also in the reference interferometer 651.
Therefore, the average length of the two paths from the wavelength sweep light source 641 to the receiver 648a via the measurement interferometer 644 and the two paths from the wavelength sweep light source 641 to the receiver 648b via the reference interferometer 651. The length is set so as to be approximately equal to the average length of the path, and in the controller 650 in the subsequent stage of the A / D converters 649a and 649b, measurement interference occurs at the timing when the signal strength from the reference interferometer 651 becomes 0. By resampling a total of 644 interferometric beat signals, it is possible to obtain a beat signal from which the non-linearity of wavelength sweep by the wavelength sweep light source 641 and the influence of modulation are removed.

特開2016-148539号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2016-148539 特開2012-154790号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2012-154790

図6に示した測定装置では、波長掃引光源641から遅延ファイバ645を通って受光器648aに至る経路中の光ファイバ長と、波長掃引光源641から測定対象物100の反射を介して受光器648aに至る経路中の光ファイバ長とが一致してないと、別光路であるため測定光と参照光の光ファイバの波長分散の影響の相違より、測定用干渉計644から出力されるヘテロダイン信号のスペクトラムのピーク値がばらつき、測定の精度が劣化する。 In the measuring device shown in FIG. 6, the optical fiber length in the path from the wavelength sweep light source 641 to the receiver 648a through the delay fiber 645 and the receiver 648a from the wavelength sweep light source 641 via the reflection of the measurement object 100 If the length of the optical fiber in the path leading to The peak value of the spectrum varies, and the measurement accuracy deteriorates.

また、単一の計測点の距離測定に比較的高価な波長掃引光源641を用いる必要があるため、測定装置としてコストパフォーマンスが必ずしも高くない。
また、波長掃引光源641の波長掃引を不可視光の波長範囲で行う場合、測定対象物100上の測定光の照射位置(計測点)が視認できず、測定作業の容易性や安全性が充分でないという問題もあった。
Further, since it is necessary to use a relatively expensive wavelength sweep light source 641 for measuring the distance of a single measurement point, the cost performance is not necessarily high as a measuring device.
Further, when the wavelength sweep of the wavelength sweep light source 641 is performed in the wavelength range of invisible light, the irradiation position (measurement point) of the measurement light on the measurement object 100 cannot be visually recognized, and the ease and safety of the measurement work are not sufficient. There was also the problem.

そこで、本発明は、光周波数領域反射測定法による測定を行う測定装置の測定精度を向上することを課題とする
また、併せて、本発明は、光周波数領域反射測定法による測定を行う測定装置のコストパフォーマンスや測定作業性を向上することを課題とする。
Therefore, an object of the present invention is to improve the measurement accuracy of a measuring device that performs measurement by the optical frequency domain reflection measuring method. At the same time, the present invention is a measuring device that performs measurement by the optical frequency domain reflection measuring method. The challenge is to improve the cost performance and measurement workability of the product.

前記課題達成のために、本発明は、波長掃引された光である波長掃引光を用いて測定を行う測定装置に、前記波長掃引光を出射する波長掃引光源と、測定干渉計ブロックを備えたものである。測定干渉計ブロックは、光ファイバを用いて構成された第1の光路と、光ファイバを用いて構成された第2の光路と、光ファイバを用いて構成された第3の光路と、前記第1の光路と第2の光路と第3の光路とに接続した光サーキュレータと、受光器と、計測部とを有する。前記光サーキュレータは、第1の光路から当該光サーキュレータに伝送された光を前記第2の光路に伝送し、前記第2の光路から当該光サーキュレータに伝送された光を前記第3の光路に伝送し、前記第1の光路は、前記波長掃引光源が出射した波長掃引光を前記光サーキュレータに伝送する。前記第2の光路の前記光サーキュレータに接続された端と反対側の末端を構成する光ファイバである末端光ファイバは、前記光サーキュレータから第2の光路に伝送された波長掃引光の一部を端面から測定対象物に向けて測定光として空間中に出射し、一部を当該末端光ファイバの端面で参照光として反射すると共に、当該末端光ファイバには、端面から前記測定光の前記測定対象物による反射光が入射する。前記第2の光路は、前記参照光と反射光とを前記光サーキュレータに伝送し、前記受光器は、前記第3の光路で伝送された光を検出信号に変換し、前記計測部は、前記受光器で検出された検出信号から、前記反射光と前記参照光の干渉によるビート信号を抽出し、抽出したビート信号の周波数を算定する。 In order to achieve the above object, the present invention includes a measuring device that performs measurement using wavelength sweeping light, which is wavelength sweeping light, a wavelength sweeping light source that emits the wavelength sweeping light, and a measurement interferometer block. It is a thing. The measurement interferometer block includes a first optical path configured by using an optical fiber, a second optical path configured by using an optical fiber, a third optical path configured by using an optical fiber, and the first optical path. It has an optical circulator connected to the first optical path, the second optical path, and the third optical path, a receiver, and a measuring unit. The optical circulator transmits the light transmitted from the first optical path to the optical circulator to the second optical path, and transmits the light transmitted from the second optical path to the optical circulator to the third optical path. Then, the first optical path transmits the wavelength sweep light emitted by the wavelength sweep light source to the optical circulator. The terminal optical fiber, which is an optical fiber constituting the end opposite to the end connected to the optical circulator of the second optical path, is a part of the wavelength sweep light transmitted from the optical circulator to the second optical path. It is emitted from the end face toward the object to be measured as measurement light into the space, and a part of the light is reflected as reference light by the end face of the end optical fiber. Light reflected by an object is incident. The second optical path transmits the reference light and the reflected light to the optical circulator, the receiver converts the light transmitted in the third optical path into a detection signal, and the measuring unit uses the measuring unit to convert the light transmitted through the third optical path into a detection signal. A beat signal due to interference between the reflected light and the reference light is extracted from the detection signal detected by the receiver, and the frequency of the extracted beat signal is calculated.

前記末端光ファイバの端面の反射は、たとえば、前記末端光ファイバの端部に装着したフェルールの端面を末端光ファイバの軸と直角に平面研磨すること、または、フェルールの端面を前記末端光ファイバの軸を法線として持つ球面に研磨することによって実現できる。
このような測定装置によれば、反射光となる波長掃引光と参照光となる波長掃引光が、波長掃引光源から受光器までの間に辿る光ファイバによる経路部分は等しくなるので、光ファイバの波長分散による測定精度の劣化を抑止できる。
For reflection of the end face of the end optical fiber, for example, the end face of the ferrule attached to the end of the end optical fiber is flattened at right angles to the axis of the end optical fiber, or the end face of the ferrule is flattened by the end optical fiber. This can be achieved by polishing to a spherical surface that has a shaft as a normal.
According to such a measuring device, the wavelength sweep light that becomes the reflected light and the wavelength sweep light that becomes the reference light have the same path portion by the optical fiber that follows from the wavelength sweep light source to the receiver. Deterioration of measurement accuracy due to wavelength dispersion can be suppressed.

ここで、このような測定装置に、可視光を出射する照準用光源を設けると共に、前記測定干渉計ブロックに、前記照準用光源が出射した可視光が入射する照準光用光ファイバと、照準光用光ファイバが伝送した可視光を、前記第2の光路中に、当該可視光が前記末端光ファイバの端面に向かうように重畳する照準光用光カプラを設けるようにしてもよい。 Here, in such a measuring device, an aiming light source that emits visible light is provided, and an aiming light optical fiber in which the visible light emitted by the aiming light source is incident on the measurement interferometer block, and aiming light. An optical coupler for aiming light may be provided in which the visible light transmitted by the optical fiber is superimposed in the second optical path so that the visible light is directed toward the end face of the terminal optical fiber.

こうすることで、測定光の照射位置に照射された可視光から測定光の照射位置を視認できるので測定作業性が向上する。
また、このような測定装置に、第1の光カプラと、基準干渉計ブロックとを設けてもよい。前記基準干渉計ブロックは、第1の光ファイバと、第2の光ファイバと、前記第2の光ファイバと長さの異なる第3の光ファイバと、第4の光ファイバと、第1の光ファイバを前記第2の光ファイバと前記第3の光ファイバに分岐する第2の光カプラと、前記第2の光ファイバと前記第3の光ファイバとを前記第4の光ファイバに結合する第3の光カプラと、前記第4の光ファイバによって伝送された光を基準信号に変換する光検出器とを備えている。また、前記第1の光カプラは、前記波長掃引光源が出射した波長掃引光を、前記測定干渉計ブロックの第1の光路に向かう波長掃引光と、前記基準干渉計ブロックの第1の光ファイバに向かう波長掃引光に分岐する。そして、前記測定干渉計ブロックの計測部は、前記基準信号から、前記第2の光ファイバを通った波長掃引光と前記第3の光ファイバを通った波長掃引光との干渉によるビート信号を抽出し、当該抽出したビート信号に同期して、前記受光器で検出された検出信号から抽出した前記反射光と前記参照光の干渉によるビート信号をサンプリングしてサンプリングデータを生成し、サンプリングデータを解析して前記周波数を算定する。
By doing so, the irradiation position of the measurement light can be visually recognized from the visible light irradiated to the irradiation position of the measurement light, so that the measurement workability is improved.
Further, such a measuring device may be provided with a first optical coupler and a reference interferometer block. The reference interferometer block includes a first optical fiber, a second optical fiber, a third optical fiber having a length different from that of the second optical fiber, a fourth optical fiber, and a first optical fiber. A second optical coupler that branches the fiber into the second optical fiber and the third optical fiber, and a second optical fiber that couples the second optical fiber and the third optical fiber to the fourth optical fiber. It includes the optical coupler of No. 3 and an optical detector that converts the light transmitted by the fourth optical fiber into a reference signal. Further, the first optical coupler uses the wavelength sweep light emitted by the wavelength sweep light source as the wavelength sweep light directed to the first optical path of the measurement interferometer block and the first optical fiber of the reference interferometer block. Branches to the wavelength sweep light toward. Then, the measuring unit of the measurement interferometer block extracts a beat signal from the reference signal due to interference between the wavelength sweep light passing through the second optical fiber and the wavelength sweep light passing through the third optical fiber. Then, in synchronization with the extracted beat signal, the beat signal due to the interference between the reflected light and the reference light extracted from the detection signal detected by the receiver is sampled to generate sampling data, and the sampling data is analyzed. Then, the frequency is calculated.

また、以上の測定装置に、n個(但し、nは2以上の整数)の前記測定干渉計ブロックと、前記波長掃引光を分岐し、分岐した各波長掃引光を、それぞれ各前記測定干渉計ブロックの第1の光路に入射する分岐光学系とを備えてもよい。 Further, n (where n is an integer of 2 or more) of the measurement interferometer block and the wavelength sweep light are branched into the above measuring devices, and each of the branched wavelength sweep lights is supplied to each of the measurement interferometers. A branched optical system incident on the first optical path of the block may be provided.

また、上記照準用光源を備えた測定装置に、n個(但し、nは2以上の整数)の前記測定干渉計ブロックと、前記波長掃引光を分岐し、分岐した各波長掃引光を、それぞれ各前記測定干渉計ブロックの第1の光路に入射する第1分岐光学系と、前記照準用光源が出射した可視光を分岐し、分岐した各可視光を、それぞれ各前記測定干渉計ブロックの照準光用光ファイバに入射する第2分岐光学系とを備えてもよい。 Further, n (where n is an integer of 2 or more) of the measurement interferometer block and the wavelength sweep light are branched into the measuring device provided with the aiming light source, and each of the branched wavelength sweep lights is transferred to the measuring device. The first branch optical system incident on the first optical path of each measurement interferometer block and the visible light emitted by the aiming light source are branched, and each branched visible light is aimed at each measurement interferometer block. A second branch optical system incident on the optical fiber may be provided.

また、上記基準干渉計ブロックを備えた測定装置に、n個(但し、nは2以上の整数)の前記測定干渉計ブロックと、前記第1の光カプラで分岐された前記第1の光路に向かう波長掃引光を分岐し、分岐した各波長掃引光を、それぞれ各前記測定干渉計ブロックの第1の光路に入射する第1分岐光学系とを備えてもよい。前記第1の光カプラはタップカプラであり、当該タップカプラの分岐比は、前記第1の光路に向かう波長掃引光が、前記第1の光ファイバに向かう波長掃引光よりも大きくなる分岐比とする。 Further, in the measuring device provided with the reference interferometer block, n (where n is an integer of 2 or more) of the measuring interferometer blocks and the first optical path branched by the first optical coupler. A first-branch optical system may be provided in which the heading wavelength sweep light is branched and each branched wavelength sweep light is incident on the first optical path of each measurement interferometer block. The first optical coupler is a tap coupler, and the branch ratio of the tap coupler is such that the wavelength sweep light directed to the first optical path is larger than the wavelength sweep light directed to the first optical fiber. To do.

このようにすれば、さらに単一の波長掃引光源を用いて、多点を計測するマルチチャネル計測を行うことができ、測定装置のコストパフォーマンスが向上する。
また、併せて、本発明は、波長掃引された光である波長掃引光を用いて測定を行う測定装置として、前記波長掃引光を出射する波長掃引光源と、n個(但し、nは2以上の整数)の測定干渉計ブロックと、前記波長掃引光源が出射した波長掃引光を分岐し、分岐した各波長掃引光を、それぞれ各前記測定干渉計ブロックに入射する分岐光学系とを備えたものである。前記各測定干渉計ブロックは、分岐光学系から入射した波長掃引光を測定対象物に照射し、測定対象物で反射した波長掃引光と、当該反射した波長掃引光が波長掃引光源から辿る経路と異なる経路長の経路を辿らせた波長掃引光とを干渉させ、当該干渉によるビート信号の周波数を算定する。
In this way, it is possible to perform multi-channel measurement for measuring multiple points by using a single wavelength sweep light source, and the cost performance of the measuring device is improved.
In addition, the present invention also includes, as a measuring device that performs measurement using wavelength-swept light, which is wavelength-swept light, a wavelength-swept light source that emits the wavelength-swept light, and n (where n is 2 or more). The measurement interferometer block (an integer of) and the branch optical system that branches the wavelength sweep light emitted by the wavelength sweep light source and injects each of the branched wavelength sweep lights into each measurement interferometer block. Is. Each measurement interferometer block irradiates the measurement object with wavelength sweep light incident from the branched optical system, and the wavelength sweep light reflected by the measurement object and the path followed by the reflected wavelength sweep light from the wavelength sweep light source. The frequency of the beat signal due to the interference is calculated by interfering with the wavelength sweep light that follows the paths of different path lengths.

このような測定装置によれば、単一の波長掃引光源を用いて、多点を計測するマルチチャネル計測を行うことができ、測定装置のコストパフォーマンスが向上する。 According to such a measuring device, it is possible to perform multi-channel measurement for measuring multiple points by using a single wavelength sweep light source, and the cost performance of the measuring device is improved.

以上のように、本発明によれば、光周波数領域反射測定法による測定を行う測定装置の測定精度を向上することができる。
また、併せて、本発明によれば、光周波数領域反射測定法による測定を行う測定装置のコストパフォーマンスや測定作業性を向上することができる。
As described above, according to the present invention, it is possible to improve the measurement accuracy of the measuring device that performs the measurement by the optical frequency domain reflection measuring method.
In addition, according to the present invention, it is possible to improve the cost performance and measurement workability of the measuring device that performs the measurement by the optical frequency domain reflection measuring method.

本発明の実施形態に係るOFDR測定装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the OFDR measuring apparatus which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係るフェルールの端部を示す図である。It is a figure which shows the end part of the ferrule which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る波長掃引光源の波長掃引を示す図である。It is a figure which shows the wavelength sweep of the wavelength sweep light source which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係るOFDR測定装置の他の構成例を示す図である。It is a figure which shows the other structural example of the OFDR measuring apparatus which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係るOFDR測定装置の他の構成例を示す図である。It is a figure which shows the other structural example of the OFDR measuring apparatus which concerns on embodiment of this invention. 従来の測定装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the conventional measuring apparatus.

以下、本発明の実施形態について説明する。
図1に本実施形態に係るOFDR測定装置の構成を示す。
図示するように、OFDR測定装置は、波長掃引光源1と照準用光源2を備えている。波長掃引光源1は、たとえば1550nmを中心波長として波長掃引を行う光源装置であり、波長掃引光源1から出力される光は不可視光である。照準用光源2は、たとえば波長635nmの可視光を出力する光源装置である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described.
FIG. 1 shows the configuration of the OFDR measuring device according to the present embodiment.
As shown in the figure, the OFDR measuring device includes a wavelength sweeping light source 1 and an aiming light source 2. The wavelength sweep light source 1 is, for example, a light source device that performs wavelength sweep with a center wavelength of 1550 nm, and the light output from the wavelength sweep light source 1 is invisible light. The aiming light source 2 is, for example, a light source device that outputs visible light having a wavelength of 635 nm.

以下、便宜上、波長掃引光源1から出射される光を波長掃引光、照準用光源2から出射される光を照準光と呼ぶこととする。
波長掃引光源1は波長掃引光を第1PMファイバ3に出射し、第1PMファイバ3を通った波長掃引光は、PMTC4(偏波保持タップカプラ4)で、第2PMファイバ5と第3PMファイバ6に分岐する。なお、PM(Polarization Maintaining)は偏波保持を表す。
Hereinafter, for convenience, the light emitted from the wavelength sweep light source 1 will be referred to as wavelength sweep light, and the light emitted from the aiming light source 2 will be referred to as aiming light.
The wavelength sweep light source 1 emits the wavelength sweep light to the first PM fiber 3, and the wavelength sweep light passing through the first PM fiber 3 is the PMTC 4 (polarization holding tap coupler 4) to the second PM fiber 5 and the third PM fiber 6. Branch. In addition, PM (Polarization Maintaining) represents polarization retention.

第2PMファイバ5に入射した波長掃引光はPM光サーキュレータ7に送られ、PM光サーキュレータ7は第2PMファイバ5から入射した波長掃引光を第4PMファイバ8に送り、第4PMファイバ8に入射した波長掃引光は偏波保持WDMカプラ9(偏波保持波長分割多重カプラ9)に送られる。 The wavelength sweep light incident on the second PM fiber 5 is sent to the PM optical circulator 7, the PM optical circulator 7 sends the wavelength sweep light incident on the second PM fiber 5 to the fourth PM fiber 8, and the wavelength incident on the fourth PM fiber 8. The sweep light is sent to the polarization-holding WDM coupler 9 (polarization-holding wavelength division multiplexing coupler 9).

一方、照準用光源2から出射された照準光は、第5PMファイバ10を通って偏波保持WDMカプラ9に入射する。
偏波保持WDMカプラ9は、第4PMファイバ8から入射した波長掃引光と第5PMファイバ10から入射した照準光とを波長多重して第6PMファイバ11に入射する。
第6PMファイバ11の先端には、図2aに示すように、フェルール12が装着されており、フェルール12の先端部は、端面が第6PMファイバ11の軸と直角な平面となるように平面(フラット)研磨されている。第6PMファイバ11を通って第6PMファイバ11の端面に到着した光の一部は、フレネル反射により反射して、第6PMファイバ11をそれまでとは逆方向に進む。ここで、一般的には、平面研磨した場合の第6PMファイバ11の先端での反射は3%強である。
On the other hand, the aiming light emitted from the aiming light source 2 passes through the fifth PM fiber 10 and enters the polarization-holding WDM coupler 9.
The polarization-holding WDM coupler 9 is wavelength-multiplexed between the wavelength sweep light incident from the 4th PM fiber 8 and the aiming light incident from the 5th PM fiber 10 and incident on the 6th PM fiber 11.
As shown in FIG. 2a, a ferrule 12 is attached to the tip of the sixth PM fiber 11, and the tip of the ferrule 12 is flat so that the end face is a plane perpendicular to the axis of the sixth PM fiber 11. ) It has been polished. A part of the light arriving at the end face of the 6th PM fiber 11 through the 6th PM fiber 11 is reflected by Fresnel reflection and travels in the 6th PM fiber 11 in the opposite direction. Here, in general, the reflection at the tip of the sixth PM fiber 11 when the surface is polished is a little over 3%.

ここで、第6PMファイバ11の端面での反射率を増加するために、図2bに示すように、第6PMファイバ11の端面に、金属や誘電体多層膜の蒸着等により半透過性のミラー膜121を形成するようにしてもよい。
また、フェルール12の先端部は、図2cに示すように、PC研磨等により、端面が第6PMファイバ11の軸を法線として持つ球面となるように研磨してもよい。このようにしても、第6PMファイバ11を通って第6PMファイバ11の端面に到着した光の一部は反射して、第6PMファイバ11をそれまでとは逆方向に進む。また、さらに、第6PMファイバ11の球面研磨した端面に半透過性のミラー膜を形成するようにしてもよい。
Here, in order to increase the reflectance at the end face of the 6th PM fiber 11, as shown in FIG. 2b, a semitransparent mirror film is formed on the end face of the 6th PM fiber 11 by vapor deposition of a metal or dielectric multilayer film or the like. 121 may be formed.
Further, as shown in FIG. 2c, the tip end portion of the ferrule 12 may be polished so that the end face becomes a spherical surface having the axis of the sixth PM fiber 11 as a normal line by PC polishing or the like. Even in this way, a part of the light arriving at the end face of the 6th PM fiber 11 through the 6th PM fiber 11 is reflected and travels in the 6th PM fiber 11 in the opposite direction. Further, a semi-transparent mirror film may be formed on the spherically polished end face of the 6th PM fiber 11.

図1に戻り、第6PMファイバ11に入射した波長掃引光のうち、一部は、フェルール12が装着された第6PMファイバ11の端面で逆方向に参照光として反射し、一部は、第6PMファイバ11の端面から空間中に測定光として出射される。また、第6PMファイバ11に入射した照準光も、一部は、フェルール12が装着された第6PMファイバ11の端面で逆方向に反射し、一部は、第6PMファイバ11の端面から空間中に出射される。 Returning to FIG. 1, a part of the wavelength sweep light incident on the 6th PM fiber 11 is reflected as reference light in the opposite direction at the end face of the 6th PM fiber 11 to which the ferrule 12 is mounted, and a part is reflected as the reference light in the 6th PM. It is emitted as measurement light from the end face of the fiber 11 into the space. Further, the aiming light incident on the 6th PM fiber 11 is also partially reflected in the opposite direction at the end face of the 6th PM fiber 11 to which the ferrule 12 is mounted, and a part is reflected in the space from the end face of the 6th PM fiber 11. It is emitted.

第6PMファイバ11の先端から空間中に出射された波長掃引光と照準光は、レンズ13で、測定対象物100上に収束される。
ここで、測定対象物100上に収束される光は、波長掃引光源1から出射された不可視光である波長掃引光と、照準用光源2から出射された可視光である照準光を同軸状に合成した光となる。
The wavelength sweep light and the aiming light emitted from the tip of the sixth PM fiber 11 into the space are converged on the measurement object 100 by the lens 13.
Here, the light converged on the measurement object 100 is coaxial with the wavelength sweep light, which is invisible light emitted from the wavelength sweep light source 1, and the aiming light, which is visible light emitted from the aiming light source 2. It becomes the combined light.

したがって、この可視光である照準光によって測定対象物100の上に形成される光のスポットより、測定光の照射位置を視認することができる。
測定対象物100は、レンズ13によって収束された波長掃引光と照準光を反射し、測定対象物100で反射した波長掃引光の反射光は、レンズ13を通って第6PMファイバ11に入射し、偏波保持WDMカプラ9、第4PMファイバ8を通って、PM光サーキュレータ7に送られる。
Therefore, the irradiation position of the measurement light can be visually recognized from the spot of light formed on the measurement object 100 by the aiming light which is the visible light.
The measurement object 100 reflects the wavelength sweep light and the aiming light converged by the lens 13, and the reflected light of the wavelength sweep light reflected by the measurement object 100 enters the sixth PM fiber 11 through the lens 13. It is sent to the PM optical circulator 7 through the polarization holding WDM coupler 9 and the fourth PM fiber 8.

また、第6PMファイバ11の端面で反射した参照光も、偏波保持WDMカプラ9、第4PMファイバ8を通って、PM光サーキュレータ7に送られる。
PM光サーキュレータ7は第4PMファイバ8から入射した反射光と参照光を第7PMファイバ14に送り、第7PMファイバ14に入射した反射光と参照光が、フォトダイオード等の光電変換素子である第1受光器15で検出される。
Further, the reference light reflected by the end face of the 6th PM fiber 11 is also sent to the PM optical circulator 7 through the polarization holding WDM coupler 9 and the 4th PM fiber 8.
The PM optical circulator 7 sends the reflected light and the reference light incident from the 4th PM fiber 8 to the 7th PM fiber 14, and the reflected light and the reference light incident on the 7th PM fiber 14 are the first photoelectric conversion elements such as a photodiode. It is detected by the light receiver 15.

ここで、第1受光器15で検出する反射光と参照光の間には干渉が生じており、この干渉のビート信号の周波数は、波長掃引光源1から第1受光器15までの参照光が辿ってきた光路と、波長掃引光源1から第1受光器15まで測定光が辿ってきた光路との距離の差に応じた周波数となる。 Here, interference occurs between the reflected light detected by the first light receiver 15 and the reference light, and the frequency of the beat signal of this interference is determined by the reference light from the wavelength sweep light source 1 to the first light receiver 15. The frequency becomes a frequency corresponding to the difference in the distance between the traced optical path and the optical path traced by the measured light from the wavelength sweep light source 1 to the first light receiver 15.

そして、この距離の差は、第6PMファイバ11の端面から測定対象物100までの距離の2倍となるので、第1受光器15で検出する反射光に含まれる測定光との干渉光のビート信号の周波数を検出することにより、測定対象物100までの距離を測定することができる。 Since this difference in distance is twice the distance from the end face of the 6th PM fiber 11 to the object to be measured 100, the beat of the interference light with the measurement light included in the reflected light detected by the first receiver 15. By detecting the frequency of the signal, the distance to the object to be measured 100 can be measured.

また、波長掃引光源1から第1受光器15までの参照光が辿ってきた経路中のPMファイバと、波長掃引光源1から第1受光器15まで測定光が辿ってきた経路中のPMファイバは等しいので、測定光と参照光には、光ファイバの波長分散の影響が同様に生じる。よって、測定光と参照光で、光ファイバの波長分散の影響の違いによる測定精度劣化が抑制される。 Further, the PM fiber in the path followed by the reference light from the wavelength sweep light source 1 to the first receiver 15 and the PM fiber in the path followed by the measurement light from the wavelength sweep light source 1 to the first receiver 15. Since they are equal, the measurement light and the reference light are similarly affected by the wavelength dispersion of the optical fiber. Therefore, deterioration of measurement accuracy due to the difference in the influence of the wavelength dispersion of the optical fiber between the measurement light and the reference light is suppressed.

また、波長掃引光源1が出射する波長掃引光の偏波を保持するように光学系を構成しているので、2つの光電変換素子で逆相の光を検出して、その差分の増幅を行う差分増幅検出を行わなくても、1つの光電変換素子で構成した第1受光器15を用いて、SN比が良好な検出を行うことができる。 Further, since the optical system is configured to maintain the polarization of the wavelength sweep light emitted by the wavelength sweep light source 1, the two photoelectric conversion elements detect the light of opposite phase and amplify the difference. Even if the differential amplification detection is not performed, the detection with a good SN ratio can be performed by using the first light receiver 15 composed of one photoelectric conversion element.

次に、PMTC4で第3PMファイバ6に分岐された波長掃引光は、第1PMカプラ16で、第8PMファイバ17と第9PMファイバ18に分岐される。
ここで、第8PMファイバ17と第9PMファイバ18の長さは異なっている。また、第8PMファイバ17と第9PMファイバ18の長さは、波長掃引光源1の波形掃引に重畳されている変調の影響が除去されるように、波長掃引光源1から第2PMファイバ5を経由して第1受光器15に至る波長掃引光の2つの経路の平均長と、波長掃引光源1から第3PMファイバ6を経由して第2受光器21に至る波長掃引光の2つの経路の平均長とがおよそ等しくなるように設定する。
Next, the wavelength sweep light branched to the third PM fiber 6 by the PMTC 4 is branched to the eighth PM fiber 17 and the ninth PM fiber 18 by the first PM coupler 16.
Here, the lengths of the 8th PM fiber 17 and the 9th PM fiber 18 are different. Further, the lengths of the 8th PM fiber 17 and the 9th PM fiber 18 pass through the wavelength sweep light source 1 to the second PM fiber 5 so as to eliminate the influence of the modulation superimposed on the waveform sweep of the wavelength sweep light source 1. The average length of the two paths of the wavelength sweep light to the first receiver 15 and the average length of the two paths of the wavelength sweep light from the wavelength sweep light source 1 to the second receiver 21 via the third PM fiber 6. Set so that and are approximately equal.

第8PMファイバ17と第9PMファイバ18に入射した波長掃引光は第2PMカプラ19で第10PMファイバ20に結合され、第10PMファイバ20に入射された、第8PMファイバ17を通った波長掃引光と第9PMファイバ18を通った波長掃引光が、フォトダイオード等の光電変換素子である第2受光器21で検出される。 The wavelength sweep light incident on the 8th PM fiber 17 and the 9th PM fiber 18 is coupled to the 10th PM fiber 20 by the 2nd PM coupler 19, and the wavelength sweep light incident on the 10th PM fiber 20 and passed through the 8th PM fiber 17 and the first The wavelength sweep light that has passed through the 9PM fiber 18 is detected by the second light receiver 21, which is a photoelectric conversion element such as a photodiode.

ここで、第2受光器21で検出する2つの波長掃引光の間には干渉が生じており、この干渉のビート信号の周波数は、第8PMファイバ17と第9PMファイバ18の長さの差に応じた周波数となる。 Here, interference occurs between the two wavelength sweep lights detected by the second receiver 21, and the frequency of the beat signal of this interference is the difference in length between the 8th PM fiber 17 and the 9th PM fiber 18. It becomes the corresponding frequency.

第1受光器15の検出信号と第2受光器21の検出信号は、計測装置30に出力される。
計測装置30の第1バンドパスフィルタ31(第1BPF31)は、第1受光器15の検出信号から参照光と測定光の干渉によるビート信号を測定ビート信号として抽出し、第2バンドパスフィルタ32(第2BPF32)は、第2受光器21の検出信号から第2受光器21で検出する2つの波長掃引光の間の干渉によるビート信号を基準ビート信号として抽出する。なお、参照光と測定光の干渉によるビート信号や、第2受光器21で検出する2つの波長掃引光の間の干渉によるビート信号が低周波でありローパスフィルタで抽出できる場合には、第1バンドパスフィルタ31や第2バンドパスフィルタ32に代えてローパスフィルタを設けて、ビート信号を抽出するようにしてもよい。
The detection signal of the first light receiver 15 and the detection signal of the second light receiver 21 are output to the measuring device 30.
The first bandpass filter 31 (first BPF 31) of the measuring device 30 extracts a beat signal due to interference between the reference light and the measurement light from the detection signal of the first receiver 15 as a measurement beat signal, and extracts the beat signal as the measurement beat signal, and the second bandpass filter 32 (1st BPF 31). The second BPF 32) extracts a beat signal due to interference between the two wavelength sweep lights detected by the second receiver 21 from the detection signal of the second receiver 21 as a reference beat signal. If the beat signal due to the interference between the reference light and the measurement light or the beat signal due to the interference between the two wavelength sweep lights detected by the second receiver 21 is low frequency and can be extracted by the low-pass filter, the first A low-pass filter may be provided instead of the band-pass filter 31 and the second band-pass filter 32 to extract the beat signal.

クロック抽出部33は、第2バンドパスフィルタ32で抽出した基準ビート信号のゼロクロス点などの所定の位相のタイミングでサンプリングクロックを生成し、A/D変換器34は、クロック抽出部33が生成したサンプリングクロックを用いて、第1バンドパスフィルタ31で抽出した測定ビート信号をサンプリングし、サンプリングデータとしてメモリ35に格納する。 The clock extraction unit 33 generates a sampling clock at a timing of a predetermined phase such as a zero cross point of the reference beat signal extracted by the second bandpass filter 32, and the A / D converter 34 is generated by the clock extraction unit 33. Using the sampling clock, the measurement beat signal extracted by the first bandpass filter 31 is sampled and stored in the memory 35 as sampling data.

解析部36は、メモリ35に格納された測定ビート信号のサンプリングデータに対してFFT等を施して周波数スペクトルを算定し、算定した周波数スペクトルのピークから、測定ビート信号の周波数を求めると共に、求めた周波数から測定対象物100までの距離を算出する。 The analysis unit 36 performs FFT or the like on the sampling data of the measurement beat signal stored in the memory 35 to calculate the frequency spectrum, and obtains and obtains the frequency of the measurement beat signal from the peak of the calculated frequency spectrum. The distance from the frequency to the object to be measured 100 is calculated.

このように、第2バンドパスフィルタ32で抽出した基準ビート信号に同期したサンプリングクロックを用いてサンプリングした、測定ビート信号のサンプリングデータをビート信号の周波数の算出に用いることにより、波長掃引光源1による波長掃引(波長変化)が、図3aに示すように非線形性に行われるものであっても、非線形性の影響が測定ビート信号と同様に表れる基準ビート信号で相殺して、測定対象物100のまでの真の距離に応じた周波数を算出することができる。 In this way, by using the sampling data of the measurement beat signal sampled using the sampling clock synchronized with the reference beat signal extracted by the second bandpass filter 32 to calculate the frequency of the beat signal, the wavelength sweep light source 1 is used. Even if the frequency sweep (frequency change) is performed non-linearly as shown in FIG. 3a, the influence of the non-linearity is canceled by the reference beat signal appearing in the same manner as the measurement beat signal, and the measurement object 100 The frequency can be calculated according to the true distance to.

なお、第8PMファイバ17と第9PMファイバ18の長さの差は、基準ビート信号の周波数から生成されるサンプリングクロックの周波数が、検出の対象とする測定ビート信号の最大周波数の2倍以上となるように設定し、最大周波数以下の測定ビート信号をサンプルデータから再現できるようにする。 The difference in length between the 8th PM fiber 17 and the 9th PM fiber 18 is that the frequency of the sampling clock generated from the frequency of the reference beat signal is at least twice the maximum frequency of the measurement beat signal to be detected. To make it possible to reproduce the measurement beat signal below the maximum frequency from the sample data.

以上、本発明の実施形態について説明した。
なお、波長掃引を図3bに示すように線形に行う波長掃引光源1を用いる場合や、波長掃引を一部の波長範囲で線形に行う波長掃引光源1の、当該波長掃引が線形に行われる波長範囲の光のみを測定に用いる場合、図4に示すように、図1に示した構成のうちの基準ビート信号の生成に関わる部分を排してOFDR測定装置を構成してもよい。ただし、この場合には、計測装置30に、第2バンドパスフィルタ32とクロック抽出部33に代えて、固定周波数のサンプリングクロックを生成してA/D変換器34に出力するクロック生成部37を設ける。
The embodiment of the present invention has been described above.
When the wavelength sweep light source 1 that performs the wavelength sweep linearly as shown in FIG. 3b is used, or the wavelength at which the wavelength sweep is performed linearly in the wavelength sweep light source 1 that performs the wavelength sweep linearly in a part of the wavelength range. When only the light in the range is used for the measurement, as shown in FIG. 4, the OFDR measuring device may be configured by excluding the portion related to the generation of the reference beat signal in the configuration shown in FIG. However, in this case, instead of the second bandpass filter 32 and the clock extraction unit 33, the measuring device 30 is provided with a clock generation unit 37 that generates a fixed frequency sampling clock and outputs it to the A / D converter 34. Provide.

また、以上の実施形態で示したOFDR測定装置は、複数の計測点の測定を行うマルチチャネル測定が行えるように構成してもよい。
この場合には、図5に示すように、OFDR測定装置に図1のOFDR測定装置の波長掃引光源1と照準用光源2と第1PMファイバ3とPMTC4と第3PMファイバ6と第1PMカプラ16と第8PMファイバ17と第9PMファイバ18と第2PMカプラ19と第10PMファイバ20と第2受光器21とを設ける。
Further, the OFDR measuring device shown in the above embodiment may be configured to perform multi-channel measurement for measuring a plurality of measurement points.
In this case, as shown in FIG. 5, the OFDR measuring device includes the wavelength sweeping light source 1 and the aiming light source 2 of the OFDR measuring device of FIG. 1, the first PM fiber 3, the PMTC 4, the third PM fiber 6, and the first PM coupler 16. The 8th PM fiber 17, the 9th PM fiber 18, the 2nd PM coupler 19, the 10th PM fiber 20, and the 2nd light source 21 are provided.

また、OFDR測定装置に、図1のOFDR測定装置の第2PMファイバ5とPM光サーキュレータ7と第4PMファイバ8と偏波保持WDMカプラ9と第5PMファイバ10と第6PMファイバ11とフェルール12とレンズ13と第7PMファイバ14と第1受光器15と計測装置30のセットであるチャネルセットを4セット設ける。 Further, the OFDR measuring device includes the second PM fiber 5, the PM optical circulator 7, the fourth PM fiber 8, the polarization holding WDM coupler 9, the fifth PM fiber 10, the sixth PM fiber 11, the ferrule 12, and the lens of the OFDR measuring device of FIG. Four sets of channel sets, which are a set of 13, the 7th PM fiber 14, the first light receiver 15, and the measuring device 30, are provided.

ここで、図5中で符号Aで示した4つのブロックは、一番下のブロックAについて示した内部構成と同じ内部構成を備えたブロックである。
また、第11PMファイバ51を設け、PMTC4で波長掃引光源1から第1PMファイバ3に出射された波長掃引光を第3PMファイバ6と第11PMファイバ51に分岐する。PMTC4の分岐比は、たとえば、第11PMファイバ51への分岐を9、第3PMファイバ6への分岐を1とする。
Here, the four blocks indicated by reference numerals A in FIG. 5 are blocks having the same internal configuration as that shown for the bottom block A.
Further, the 11 PM fiber 51 is provided, and the wavelength sweep light emitted from the wavelength sweep light source 1 to the first PM fiber 3 by the PMTC 4 is branched into the third PM fiber 6 and the 11 PM fiber 51. The branching ratio of PMTC4 is, for example, 9 for the branch to the 11th PM fiber 51 and 1 for the branch to the 3rd PM fiber 6.

また、3つの波長掃引光分岐用PMカプラ52を設け、第11PMファイバ51を通った波長掃引光を4つに分岐し、各チャネルセットの第2PMファイバ5に入射する。
また、3つの照準光用PMカプラ53を設け、照準用光源2から出射される照準光を4つに分岐し、各チャネルセットの第5PMファイバ10に入射する。
また、第2受光器21の検出信号を、各チャネルセットの計測装置30の第2バンドパスフィルタ32に入力する。
このようなOFDR測定装置によれば、各チャネルセットの測定光の照射位置(計測点)を異ならせて、各チャネルセットに計測点までの距離の計測を行わせることにより、単一の波長掃引光源1を用いて、複数の計測点の測定を行うマルチチャネル測定が行える。
Further, three PM couplers 52 for wavelength sweep light branching are provided, and the wavelength sweep light passing through the 11th PM fiber 51 is branched into four and incident on the second PM fiber 5 of each channel set.
Further, three PM couplers for aiming light 53 are provided, and the aiming light emitted from the aiming light source 2 is branched into four and incident on the fifth PM fiber 10 of each channel set.
Further, the detection signal of the second receiver 21 is input to the second bandpass filter 32 of the measuring device 30 of each channel set.
According to such an OFDR measuring device, a single wavelength sweep is performed by making each channel set measure the distance to the measuring point by making the irradiation position (measurement point) of the measurement light of each channel set different. Multi-channel measurement that measures a plurality of measurement points can be performed using the light source 1.

ただし、各チャネルセットの計測装置30のクロック抽出部33は、1つのクロック抽出部33を共通に用いるようにしてもよい。
また、図5では、4つの計測点の測定を行う場合について示したが、計測点の数は2以上の任意の数とすることができる。この場合には、計測点の数をnとして、波長掃引光分岐用PMカプラ52と照準光用PMカプラ53による波長掃引光と照準光の分岐数をnとし、n個のチャネルセットを設けて、n個の計測点の測定を行う。なお、この場合には、必要に応じて、適宜、PMTC等を用いて、各計測点に向けて、第6PMファイバ11の先端から空間中に出射される波長掃引光と照準光の強度が等しくすることが好ましい、
However, the clock extraction unit 33 of the measuring device 30 of each channel set may use one clock extraction unit 33 in common.
Further, although FIG. 5 shows a case where four measurement points are measured, the number of measurement points can be any number of two or more. In this case, the number of measurement points is n, the number of branches of the wavelength sweep light and the aiming light by the wavelength sweep light branching PM coupler 52 and the aiming light PM coupler 53 is n, and n channel sets are provided. , N measurement points are measured. In this case, if necessary, using PMTC or the like, the intensity of the wavelength sweep light emitted into the space from the tip of the 6th PM fiber 11 and the intensity of the aiming light are equal toward each measurement point. It is preferable to do

1…波長掃引光源、2…照準用光源、3…第1PMファイバ、4…PMTC、5…第2PMファイバ、6…第3PMファイバ、7…PM光サーキュレータ、8…第4PMファイバ、9…偏波保持WDMカプラ、10…第5PMファイバ、11…第6PMファイバ、12…フェルール、13…レンズ、14…第7PMファイバ、15…第1受光器、16…第1PMカプラ、17…第8PMファイバ、18…第9PMファイバ、19…第2PMカプラ、20…第10PMファイバ、21…第2受光器、30…計測装置、31…第1バンドパスフィルタ、32…第2バンドパスフィルタ、33…クロック抽出部、34…A/D変換器、35…メモリ、36…解析部、37…クロック生成部、51…第11PMファイバ、52…波長掃引光分岐用PMカプラ、53…照準光用PMカプラ、100…測定対象物、121…ミラー膜。 1 ... Wavelength sweep light source, 2 ... Aiming light source, 3 ... 1st PM fiber, 4 ... PMTC, 5 ... 2nd PM fiber, 6 ... 3rd PM fiber, 7 ... PM optical circulator, 8 ... 4th PM fiber, 9 ... Polarized light Retention WDM coupler, 10 ... 5th PM fiber, 11 ... 6th PM fiber, 12 ... Ferrule, 13 ... Lens, 14 ... 7th PM fiber, 15 ... 1st receiver, 16 ... 1st PM coupler, 17 ... 8th PM fiber, 18 ... 9th PM fiber, 19 ... 2nd PM coupler, 20 ... 10th PM fiber, 21 ... 2nd receiver, 30 ... Measuring device, 31 ... 1st band pass filter, 32 ... 2nd band pass filter, 33 ... Clock extraction unit , 34 ... A / D converter, 35 ... Memory, 36 ... Analysis unit, 37 ... Clock generation unit, 51 ... 11th PM fiber, 52 ... PM coupler for wavelength sweep light branching, 53 ... PM coupler for aiming light, 100 ... Object to be measured, 121 ... Mirror film.

Claims (8)

波長掃引された光である波長掃引光を用いて測定を行う測定装置であって、
前記波長掃引光を出射する波長掃引光源と、
測定干渉計ブロックを有し、
当該測定干渉計ブロックは、
光ファイバを用いて構成された第1の光路と、
光ファイバを用いて構成された第2の光路と、
光ファイバを用いて構成された第3の光路と、
前記第1の光路と第2の光路と第3の光路とに接続した光サーキュレータと、
受光器と、
計測部とを有し、
前記光サーキュレータは、第1の光路から当該光サーキュレータに伝送された光を前記第2の光路に伝送し、前記第2の光路から当該光サーキュレータに伝送された光を前記第3の光路に伝送し、
前記第1の光路は、前記波長掃引光源が出射した波長掃引光を前記光サーキュレータに伝送し、
前記第2の光路の前記光サーキュレータに接続された端と反対側の末端を構成する光ファイバである末端光ファイバは、前記光サーキュレータから第2の光路に伝送された波長掃引光の一部を端面から測定対象物に向けて測定光として空間中に出射し、一部を当該末端光ファイバの端面で参照光として反射すると共に、当該末端光ファイバには、端面から前記測定光の前記測定対象物による反射光が入射し、
前記第2の光路は、前記参照光と反射光とを前記光サーキュレータに伝送し、
前記受光器は、前記第3の光路で伝送された光を検出信号に変換し、
前記計測部は、前記受光器で検出された検出信号から、前記反射光と前記参照光の干渉によるビート信号を抽出し、抽出したビート信号の周波数を算定することを特徴とする測定装置。
It is a measuring device that performs measurement using wavelength-swept light, which is wavelength-swept light.
A wavelength sweep light source that emits the wavelength sweep light and
Has a measuring interferometer block,
The measurement interferometer block
A first optical path constructed using an optical fiber and
A second optical path constructed using an optical fiber and
A third optical path constructed using an optical fiber and
An optical circulator connected to the first optical path, the second optical path, and the third optical path,
Receiver and
Has a measuring unit
The optical circulator transmits the light transmitted from the first optical path to the optical circulator to the second optical path, and transmits the light transmitted from the second optical path to the optical circulator to the third optical path. And
The first optical path transmits the wavelength sweep light emitted by the wavelength sweep light source to the optical circulator.
The terminal optical fiber, which is an optical fiber constituting the end opposite to the end connected to the optical circulator of the second optical path, is a part of the wavelength sweep light transmitted from the optical circulator to the second optical path. It is emitted from the end face toward the object to be measured as measurement light into the space, and a part of the light is reflected as reference light by the end face of the end optical fiber. Light reflected by an object is incident,
The second optical path transmits the reference light and the reflected light to the optical circulator.
The receiver converts the light transmitted in the third optical path into a detection signal and converts it into a detection signal.
The measuring unit is a measuring device characterized in that a beat signal due to interference between the reflected light and the reference light is extracted from the detection signal detected by the receiver and the frequency of the extracted beat signal is calculated.
請求項1記載の測定装置であって、
前記末端光ファイバの端部にはフェルールが装着されており、当該フェルールの端面は前記末端光ファイバの軸と直角な平面、または、前記末端光ファイバの軸を法線として持つ球面に研磨されていることを特徴とする測定装置。
The measuring device according to claim 1.
A ferrule is attached to the end of the end optical fiber, and the end face of the ferrule is polished to a plane perpendicular to the axis of the end optical fiber or a spherical surface having the axis of the end optical fiber as a normal. A measuring device characterized by being present.
請求項1または2記載の測定装置であって、
可視光を出射する照準用光源を有し、
前記測定干渉計ブロックは、前記照準用光源が出射した可視光が入射する照準光用光ファイバと、照準光用光ファイバが伝送した可視光を、前記第2の光路中に、当該可視光が前記末端光ファイバの端面に向かうように重畳する照準光用光カプラとを有することを特徴とする測定装置。
The measuring device according to claim 1 or 2.
It has an aiming light source that emits visible light,
In the measurement interferometer block, the visible light emitted from the aiming light source is incident on the aiming optical fiber, and the visible light transmitted by the aiming optical fiber is transmitted by the visible light in the second optical path. A measuring device comprising an optical coupler for aiming light which is superimposed so as to face the end surface of the terminal optical fiber.
請求項1または2記載の測定装置であって、
第1の光カプラと、
基準干渉計ブロックとを有し、
前記基準干渉計ブロックは、第1の光ファイバと、第2の光ファイバと、前記第2の光ファイバと長さの異なる第3の光ファイバと、第4の光ファイバと、第1の光ファイバを前記第2の光ファイバと前記第3の光ファイバに分岐する第2の光カプラと、前記第2の光ファイバと前記第3の光ファイバとを前記第4の光ファイバに結合する第3の光カプラと、前記第4の光ファイバによって伝送された光を基準信号に変換する光検出器とを有し、
前記第1の光カプラは、前記波長掃引光源が出射した波長掃引光を、前記測定干渉計ブロックの第1の光路に向かう波長掃引光と、前記基準干渉計ブロックの第1の光ファイバに向かう波長掃引光に分岐し、
前記測定干渉計ブロックの計測部は、前記基準信号から、前記第2の光ファイバを通った波長掃引光と前記第3の光ファイバを通った波長掃引光との干渉によるビート信号を抽出し、当該抽出したビート信号に同期して、前記受光器で検出された検出信号から抽出した前記反射光と前記参照光の干渉によるビート信号をサンプリングしてサンプリングデータを生成し、サンプリングデータを解析して前記周波数を算定することを特徴とする測定装置。
The measuring device according to claim 1 or 2.
With the first optical coupler,
Has a reference interferometer block and
The reference interferometer block includes a first optical fiber, a second optical fiber, a third optical fiber having a length different from that of the second optical fiber, a fourth optical fiber, and a first optical fiber. A second optical coupler that branches the fiber into the second optical fiber and the third optical fiber, and a second optical fiber that couples the second optical fiber and the third optical fiber to the fourth optical fiber. It has 3 optical couplers and an optical detector that converts the light transmitted by the fourth optical fiber into a reference signal.
The first optical coupler directs the wavelength sweep light emitted by the wavelength sweep light source toward the wavelength sweep light directed to the first optical path of the measurement interferometer block and the wavelength sweep light directed to the first optical fiber of the reference interferometer block. Branches to wavelength sweep light
The measuring unit of the measurement interferometer block extracts a beat signal due to interference between the wavelength sweep light passing through the second optical fiber and the wavelength sweep light passing through the third optical fiber from the reference signal. Synchronized with the extracted beat signal, the beat signal due to the interference between the reflected light and the reference light extracted from the detection signal detected by the receiver is sampled to generate sampling data, and the sampling data is analyzed. A measuring device characterized by calculating the frequency.
請求項1または2記載の測定装置であって、
n個(但し、nは2以上の整数)の前記測定干渉計ブロックと、
前記波長掃引光を分岐し、分岐した各波長掃引光を、それぞれ各前記測定干渉計ブロックの第1の光路に入射する分岐光学系とを有することを特徴とする測定装置。
The measuring device according to claim 1 or 2.
With n (where n is an integer of 2 or more) the measurement interferometer blocks,
A measuring device characterized in that the wavelength sweep light is branched, and each of the branched wavelength sweep lights has a branched optical system that is incident on the first optical path of each measurement interferometer block.
請求項3記載の測定装置であって、
n個(但し、nは2以上の整数)の前記測定干渉計ブロックと、
前記波長掃引光を分岐し、分岐した各波長掃引光を、それぞれ各前記測定干渉計ブロックの第1の光路に入射する第1分岐光学系と、
前記照準用光源が出射した可視光を分岐し、分岐した各可視光を、それぞれ各前記測定干渉計ブロックの照準光用光ファイバに入射する第2分岐光学系とを有することを特徴とする測定装置。
The measuring device according to claim 3.
With n (where n is an integer of 2 or more) the measurement interferometer blocks,
A first-branch optical system that branches the wavelength sweep light and incidents each of the branched wavelength sweep lights into the first optical path of each measurement interferometer block.
A measurement characterized in that the visible light emitted by the aiming light source is branched, and each branched visible light has a second branch optical system incident on the aiming optical fiber of each of the measurement interferometer blocks. apparatus.
請求項4記載の測定装置であって、
n個(但し、nは2以上の整数)の前記測定干渉計ブロックと、
前記第1の光カプラで分岐された前記第1の光路に向かう波長掃引光を分岐し、分岐した各波長掃引光を、それぞれ各前記測定干渉計ブロックの第1の光路に入射する第1分岐光学系とを有し、
前記第1の光カプラはタップカプラであり、当該タップカプラの分岐比は、前記第1の光路に向かう波長掃引光が、前記第1の光ファイバに向かう波長掃引光よりも大きくなる分岐比であることを特徴とする測定装置。
The measuring device according to claim 4.
With n (where n is an integer of 2 or more) the measurement interferometer blocks,
The first branch in which the wavelength sweep light directed to the first optical path branched by the first optical coupler is branched, and each branched wavelength sweep light is incident on the first optical path of each measurement interferometer block. Has an optical system
The first optical coupler is a tap coupler, and the branch ratio of the tap coupler is such that the wavelength sweep light directed to the first optical path is larger than the wavelength sweep light directed to the first optical fiber. A measuring device characterized by being present.
波長掃引された光である波長掃引光を用いて測定を行う測定装置であって、
前記波長掃引光を出射する波長掃引光源と、
n個(但し、nは2以上の整数)の測定干渉計ブロックと、
前記波長掃引光源が出射した波長掃引光を分岐し、分岐した各波長掃引光を、それぞれ各前記測定干渉計ブロックに入射する分岐光学系とを有し、
前記各測定干渉計ブロックは、前記分岐光学系から入射した波長掃引光を測定対象物に照射し、測定対象物で反射した波長掃引光と、当該反射した波長掃引光が波長掃引光源から辿る経路と異なる経路長の経路を辿らせた波長掃引光とを干渉させ、当該干渉によるビート信号の周波数を算定することを特徴とする測定装置。
It is a measuring device that performs measurement using wavelength-swept light, which is wavelength-swept light.
A wavelength sweep light source that emits the wavelength sweep light and
N measurement interferometer blocks (where n is an integer of 2 or more) and
It has a branched optical system that branches the wavelength sweep light emitted by the wavelength sweep light source and injects each of the branched wavelength sweep lights into each of the measurement interferometer blocks.
Each measurement interferometer block irradiates the measurement object with wavelength sweep light incident from the branched optical system, and the wavelength sweep light reflected by the measurement object and the path followed by the reflected wavelength sweep light from the wavelength sweep light source. A measuring device characterized in that it interferes with a wavelength sweeping light that follows a path having a different path length from the above, and calculates the frequency of a beat signal due to the interference.
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