JP2023014654A - Optical fiber bending direction calculation system, optical fiber bending direction calculation method, optical fiber bending direction calculation device, and optical fiber bending direction calculation program - Google Patents

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Abstract

To easily manufacture a long optical fiber cable and easily increase an interval between cores to improve sensitivity to strain in calculating a bending direction of an optical fiber cable.SOLUTION: The present disclosure is an optical fiber bending direction calculation system F comprising: a change amount difference calculation unit 21 that, for two or more single-mode optical fibers, calculates an amount of change in a longitudinal distribution of the Brillouin frequency shift before and after bending of an optical fiber cable C, and calculates a difference in the amount of change in the longitudinal distribution of the Brillouin frequency shift; and an optical fiber position calculation unit 22 that, on the basis of, the difference in the amount of change in the longitudinal distribution of the Brillouin frequency shift, calculates which of the outside and the inside of a bending area of the optical fiber cable C the two or more single-mode optical fibers are located.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本開示は、光ファイバケーブルの曲げ方向を算出する技術に関する。 The present disclosure relates to technology for calculating the bending direction of an optical fiber cable.

光ファイバケーブルの曲げ方向を算出する技術が、非特許文献1、2等に開示されている。非特許文献1では、光ファイバケーブルの3次元空間の曲線軌跡は、解析的にはフレネ・セレの公式において、曲率κ及び捩率τに基づいて、算出することができる。ここで、曲率κは、光ファイバケーブルが、どのような方向にどのくらい曲がっているかを示す。そして、捩率τは、光ファイバケーブルの曲げ方向の基準となる初期座標(地球天地を基準とする絶対座標)が、どのくらい回転しているかを示す。 Techniques for calculating the bending direction of an optical fiber cable are disclosed in Non-Patent Documents 1, 2, and the like. In Non-Patent Document 1, the curve trajectory in the three-dimensional space of the optical fiber cable can be analytically calculated based on the curvature κ and the torsion τ in the Fresnet-Serre formula. Here, the curvature κ indicates in what direction and how much the optical fiber cable is bent. The torsion τ indicates how much the initial coordinates (absolute coordinates with respect to the top and bottom of the earth) that serve as the reference for the bending direction of the optical fiber cable are rotated.

光ファイバケーブルの曲線軌跡ベクトルr(s)は、数式1で表わされる。

Figure 2023014654000002
ここで、sは、光ファイバケーブルの曲線軌跡上の距離を示し、rは、光ファイバケーブルの曲線軌跡上の端点を示し、T(s)は、数式2で表わされる位置ベクトルである。
Figure 2023014654000003
ここで、Tは、光ファイバケーブルの曲線軌跡の単位接ベクトルを示し、Nは、光ファイバケーブルの曲線軌跡の単位主法線ベクトルを示し、Bは、光ファイバケーブルの曲線軌跡の単位従法線ベクトルを示し、d/dsは、光ファイバケーブルの曲線軌跡の単位弧長当たりの変化量(空間分解能)を示し、κ及びτは、上述の曲率及び捩率を示す。 A curve locus vector r(s) of an optical fiber cable is expressed by Equation (1).
Figure 2023014654000002
Here, s indicates the distance on the curved locus of the optical fiber cable, r0 indicates the end point on the curved locus of the optical fiber cable, and T(s) is the position vector represented by Equation (2).
Figure 2023014654000003
Here, T denotes the unit tangent vector of the curved locus of the optical fiber cable, N denotes the unit principal normal vector of the curved locus of the optical fiber cable, and B denotes the unit minor modulus of the curved locus of the optical fiber cable. Denote line vectors, d/ds denote the variation per unit arc length (spatial resolution) of the curved locus of the fiber optic cable, and κ and τ denote the curvature and torsion mentioned above.

Jason P.Moore and Matthew D.Rogge,“Shape sensing using multi-core fiber optic cable and parametric curve solution”,Optics Express,Vol.20,No.3,pp.2967-2973.Jason P. Moore and MatthewD. Rogge, "Shape sensing using multi-core fiber optic cable and parametric curve solution", Optics Express, Vol. 20, No. 3, pp. 2967-2973. M.J.Gander,W.N.MacPherson,R.McBride,J.D.C.Jones,L.Zhang,I.Bennion,P.M.Blanchard,J.G.Burnett and A.H.Greenaway,“Bend measurement using Bragg gratings in multicore fiber”,Electronics letters,Vol.36,No.2,pp.120-121.M. J. Gander, W.; N. MacPherson, R.; McBride, J.; D. C. Jones, L.; Zhang, I. Bennion, P.; M. Blanchard, J.; G. Burnett and A.L. H. Greenaway, "Bend measurement using Bragg gratings in multicore fiber", Electronics letters, Vol. 36, No. 2, pp. 120-121.

非特許文献2では、光ファイバケーブルが曲がるとブラッグ反射波長が変わる、FBG(Fiber Bragg Grating)が付与されたマルチコア光ファイバを用いる。そして、OFDR(Optical Frequency Domain Reflectometry)を用いて、各コアの歪みの長手方向分布を測定する。さらに、同一地点での各コアの歪みから得られる、その地点での断面方向の歪み分布に基づいて、その地点での曲率κ及び捩率τを算出する。すると、数式1及び数式2に基づいて、光ファイバケーブルの曲線軌跡ベクトルr(s)を算出することができる。 In Non-Patent Document 2, a multi-core optical fiber provided with FBG (Fiber Bragg Grating), in which the Bragg reflection wavelength changes when the optical fiber cable is bent, is used. Then, OFDR (Optical Frequency Domain Reflectometry) is used to measure the longitudinal distribution of strain in each core. Furthermore, the curvature κ and the torsion τ at that point are calculated based on the strain distribution in the cross-sectional direction at that point obtained from the strain of each core at the same point. Then, based on Equations 1 and 2, the curve locus vector r(s) of the optical fiber cable can be calculated.

しかし、FBGが付与されたマルチコア光ファイバを用いるため、長尺の光ファイバケーブルを作製することが困難である。そして、光ファイバケーブルの機械的強度及び伝送特性担保の観点を考慮すれば、歪みに対する感度を向上させるためにコア同士の間隔を大きくすることが困難である。さらに、OFDRを用いるため、測定距離が短い。 However, since a multi-core optical fiber with FBG is used, it is difficult to fabricate a long optical fiber cable. Considering the mechanical strength and transmission characteristics of the optical fiber cable, it is difficult to increase the distance between the cores in order to improve the sensitivity to strain. Furthermore, since OFDR is used, the measurement distance is short.

そこで、前記課題を解決するために、本開示は、光ファイバケーブルの曲げ方向を算出するにあたり、長尺の光ファイバケーブルを容易に作製するとともに、歪みに対する感度を向上させるためにコア同士の間隔を容易に大きくすることを目的とする。 Therefore, in order to solve the above problems, the present disclosure easily fabricates a long optical fiber cable when calculating the bending direction of the optical fiber cable, and at the same time, the distance between the cores to improve the sensitivity to strain. The purpose is to easily increase the

前記課題を解決するために、2本以上のシングルモード光ファイバについて、光ファイバケーブルの曲げ前後間のブリルアン周波数シフトの長手方向分布の変化量の差分を算出する。そして、これに基づいて、2本以上のシングルモード光ファイバが、光ファイバケーブルの曲げ領域の外側及び内側のうちのいずれの側に位置するかを算出する。 In order to solve the above problem, for two or more single-mode optical fibers, the difference in the amount of change in the longitudinal distribution of the Brillouin frequency shift before and after bending of the optical fiber cable is calculated. Then, based on this, it is calculated on which side of the bending region of the optical fiber cable the two or more single-mode optical fibers are located.

具体的には、本開示は、複数のシングルモード光ファイバが格納される光ファイバケーブルのうちの、2本以上の前記シングルモード光ファイバについて、入射光の周波数と反射光の周波数との間のブリルアン周波数シフトの長手方向分布を測定する周波数シフト測定部と、2本以上の前記シングルモード光ファイバについて、前記光ファイバケーブルの曲げ前後間の前記ブリルアン周波数シフトの長手方向分布の変化量を算出し、前記ブリルアン周波数シフトの長手方向分布の変化量の差分を算出する変化量差分算出部と、前記ブリルアン周波数シフトの長手方向分布の変化量の差分に基づいて、2本以上の前記シングルモード光ファイバが、前記光ファイバケーブルの曲げ領域の外側及び内側のうちのいずれの側に位置するかを算出する光ファイバ位置算出部と、を備えることを特徴とする光ファイバ曲げ方向算出システムである。 Specifically, the present disclosure provides a method for adjusting the frequency between the frequency of incident light and the frequency of reflected light for two or more single-mode optical fibers of an optical fiber cable in which a plurality of single-mode optical fibers are housed. A frequency shift measuring unit for measuring the longitudinal distribution of the Brillouin frequency shift, and calculating the amount of change in the longitudinal distribution of the Brillouin frequency shift between before and after bending of the optical fiber cable for two or more of the single-mode optical fibers. a change amount difference calculator for calculating a difference in the amount of change in the longitudinal distribution of the Brillouin frequency shift; and two or more of the single-mode optical fibers based on the difference in the amount of change in the longitudinal distribution of the Brillouin frequency shift. and an optical fiber position calculator that calculates which side of the bending region of the optical fiber cable is located, the optical fiber bending direction calculating system.

また、本開示は、複数のシングルモード光ファイバが格納される光ファイバケーブルのうちの、2本以上の前記シングルモード光ファイバについて、入射光の周波数と反射光の周波数との間のブリルアン周波数シフトの長手方向分布を測定する周波数シフト測定ステップと、2本以上の前記シングルモード光ファイバについて、前記光ファイバケーブルの曲げ前後間の前記ブリルアン周波数シフトの長手方向分布の変化量を算出し、前記ブリルアン周波数シフトの長手方向分布の変化量の差分を算出する変化量差分算出ステップと、前記ブリルアン周波数シフトの長手方向分布の変化量の差分に基づいて、2本以上の前記シングルモード光ファイバが、前記光ファイバケーブルの曲げ領域の外側及び内側のうちのいずれの側に位置するかを算出する光ファイバ位置算出ステップと、を順に備えることを特徴とする光ファイバ曲げ方向算出方法である。 The present disclosure also provides a Brillouin frequency shift between the frequency of incident light and the frequency of reflected light for two or more single-mode optical fibers of an optical fiber cable in which a plurality of single-mode optical fibers are housed. a frequency shift measurement step of measuring a longitudinal distribution; and calculating a variation in the longitudinal distribution of the Brillouin frequency shift between before and after bending of the optical fiber cable for two or more of the single-mode optical fibers, and a change amount difference calculating step of calculating a difference in change amount of the longitudinal distribution of the frequency shift; and an optical fiber position calculation step of calculating which side of the bending region of the optical fiber cable is located, the step of calculating the position of the optical fiber.

また、本開示は、複数のシングルモード光ファイバが格納される光ファイバケーブルのうちの、2本以上の前記シングルモード光ファイバについて、入射光の周波数と反射光の周波数との間のブリルアン周波数シフトの長手方向分布の測定結果を取得する周波数シフト取得部と、2本以上の前記シングルモード光ファイバについて、前記光ファイバケーブルの曲げ前後間の前記ブリルアン周波数シフトの長手方向分布の変化量を算出し、前記ブリルアン周波数シフトの長手方向分布の変化量の差分を算出する変化量差分算出部と、前記ブリルアン周波数シフトの長手方向分布の変化量の差分に基づいて、2本以上の前記シングルモード光ファイバが、前記光ファイバケーブルの曲げ領域の外側及び内側のうちのいずれの側に位置するかを算出する光ファイバ位置算出部と、を備えることを特徴とする光ファイバ曲げ方向算出装置である。 The present disclosure also provides a Brillouin frequency shift between the frequency of incident light and the frequency of reflected light for two or more single-mode optical fibers of an optical fiber cable in which a plurality of single-mode optical fibers are housed. A frequency shift acquisition unit that acquires a measurement result of the longitudinal distribution, and for two or more of the single mode optical fibers, calculates the amount of change in the longitudinal distribution of the Brillouin frequency shift between before and after bending of the optical fiber cable. a change amount difference calculator for calculating a difference in the amount of change in the longitudinal distribution of the Brillouin frequency shift; and two or more of the single-mode optical fibers based on the difference in the amount of change in the longitudinal distribution of the Brillouin frequency shift. and an optical fiber position calculator that calculates whether the position is located outside or inside a bending region of the optical fiber cable.

また、本開示は、以上に記載の光ファイバ曲げ方向算出装置が備える前記周波数シフト取得部、前記変化量差分算出部及び前記光ファイバ位置算出部が行なう各処理ステップを、順にコンピュータに実行させるための光ファイバ曲げ方向算出プログラムである。 Further, the present disclosure is to cause a computer to sequentially execute each processing step performed by the frequency shift acquisition unit, the change amount difference calculation unit, and the optical fiber position calculation unit included in the optical fiber bending direction calculation device described above. is an optical fiber bending direction calculation program.

これらの構成によれば、シングルモード光ファイバを用いるため、長尺の光ファイバケーブルを作製することが容易である。そして、光ファイバケーブルの機械的強度及び伝送特性担保の観点を考慮しても、歪みに対する感度を向上させるためにコア同士の間隔を大きくすることが容易である。さらに、ブリルアン周波数シフトの変化量を歪みに変換することなく、2本以上のシングルモード光ファイバが、光ファイバケーブルの曲げ領域の外側及び内側のうちのいずれの側に位置するかを算出することができる。 According to these configurations, since a single-mode optical fiber is used, it is easy to produce a long optical fiber cable. Also, considering the mechanical strength and transmission characteristics of the optical fiber cable, it is easy to increase the distance between the cores in order to improve the sensitivity to strain. Furthermore, without converting the amount of change in Brillouin frequency shift into strain, calculating on which side the two or more single-mode optical fibers are located outside or inside the bending region of the optical fiber cable. can be done.

また、本開示は、前記光ファイバ位置算出部は、前記ブリルアン周波数シフトの長手方向分布の変化量が正である又は負であっても変化幅が少ない前記シングルモード光ファイバが、前記光ファイバケーブルの曲げ領域の外側に位置すると算出し、前記ブリルアン周波数シフトの長手方向分布の変化量が負である又は正であっても変化幅が少ない前記シングルモード光ファイバが、前記光ファイバケーブルの曲げ領域の内側に位置すると算出することを特徴とする光ファイバ曲げ方向算出システムである。 Further, according to the present disclosure, the optical fiber position calculation unit determines that the single-mode optical fiber having a small change width even if the amount of change in the longitudinal distribution of the Brillouin frequency shift is positive or negative is the optical fiber cable and the single-mode optical fiber with a negative change in the longitudinal distribution of the Brillouin frequency shift or a small change even if it is positive is located outside the bending region of the optical fiber cable. An optical fiber bending direction calculation system characterized by calculating that the bending direction is positioned inside the .

この構成によれば、光ファイバケーブルが、撚られているか撚られていないかによらず、2本以上のシングルモード光ファイバが、光ファイバケーブルの曲げ領域の外側及び内側のうちのいずれの側に位置するかを算出することができる。 According to this configuration, two or more single-mode optical fibers are placed on either side of the bend region of the optical fiber cable, whether the optical fiber cable is twisted or untwisted. can be calculated.

また、本開示は、2本以上の前記シングルモード光ファイバが、前記光ファイバケーブルの曲げ領域の外側及び内側のうちのいずれの側に位置するかと、前記光ファイバケーブルが、どのような撚り方向及び撚り周期で撚られているかと、に基づいて、前記光ファイバケーブルがどのような曲げ方向に曲げられているかを算出する光ファイバ曲げ算出部をさらに備えることを特徴とする光ファイバ曲げ方向算出システムである。 In addition, the present disclosure is directed to which side of the bending region of the optical fiber cable the two or more single-mode optical fibers are positioned, out of the outer side or the inner side, and in what direction the optical fiber cable is twisted. and whether or not the optical fiber cable is twisted at a twisting period. System.

この構成によれば、光ファイバケーブルが、撚られているとしても、2本以上のシングルモード光ファイバが、光ファイバケーブルの曲げ領域の外側及び内側のうちのいずれの側に位置するかを算出するのみならず、光ファイバケーブルが、どのような曲げ方向に曲げられているかを算出することができる。なお、光ファイバケーブルが、撚られていないならば、2本以上のシングルモード光ファイバが、光ファイバケーブルの曲げ領域の外側及び内側のうちのいずれの側に位置するかを算出するのみにより、光ファイバケーブルが、どのような曲げ方向に曲げられているかを算出することができる。 According to this configuration, even if the optical fiber cable is twisted, it is calculated whether the two or more single-mode optical fibers are positioned outside or inside the bending region of the optical fiber cable. In addition, it is possible to calculate in what direction the optical fiber cable is bent. In addition, if the optical fiber cable is not twisted, only by calculating on which side the two or more single-mode optical fibers are located on the outside or the inside of the bending region of the optical fiber cable, It is possible to calculate in what direction the optical fiber cable is bent.

また、本開示は、前記光ファイバケーブルの長手方向での前記周波数シフト測定部の距離分解能が、前記光ファイバケーブルの撚り周期と比べて短い状態において、前記光ファイバ曲げ算出部は、前記光ファイバケーブルがどのような曲げ方向に曲げられているかを算出することを特徴とする光ファイバ曲げ方向算出システムである。 Further, according to the present disclosure, in a state in which the distance resolution of the frequency shift measurement unit in the longitudinal direction of the optical fiber cable is shorter than the twist period of the optical fiber cable, the optical fiber bend calculation unit measures the optical fiber An optical fiber bending direction calculation system characterized by calculating in what direction a cable is bent.

この構成によれば、ブリルアン周波数シフトの変化量が、光ファイバケーブルの撚り周期に渡って、距離方向に変化する様子をモニタすることができる。 According to this configuration, it is possible to monitor how the amount of change in the Brillouin frequency shift changes in the distance direction over the twist period of the optical fiber cable.

このように、本開示は、光ファイバケーブルの曲げ方向を算出するにあたり、長尺の光ファイバケーブルを容易に作製するとともに、歪みに対する感度を向上させるためにコア同士の間隔を容易に大きくすることができる。 Thus, in calculating the bending direction of an optical fiber cable, the present disclosure can easily fabricate a long optical fiber cable and easily increase the spacing between cores to improve sensitivity to strain. can be done.

本開示の光ファイバ曲げ方向算出システムの構成を示す図である。1 is a diagram showing the configuration of an optical fiber bending direction calculation system of the present disclosure; FIG. 本開示の光ファイバ曲げ方向算出方法の手順を示す図である。It is a figure which shows the procedure of the optical fiber bending direction calculation method of this indication. 本開示の撚りがない光ファイバの曲げ方向を算出する具体例を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a specific example of calculating the bending direction of an untwisted optical fiber of the present disclosure; 本開示の撚りがない光ファイバの曲げ方向を算出する具体例を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a specific example of calculating the bending direction of an untwisted optical fiber of the present disclosure; 本開示の撚りがない光ファイバの曲げ方向を算出する具体例を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a specific example of calculating the bending direction of an untwisted optical fiber of the present disclosure; 本開示の撚りがある光ファイバの曲げ方向を算出する具体例を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a specific example of calculating a bending direction of a twisted optical fiber of the present disclosure; 本開示の撚りがある光ファイバの曲げ方向を算出する具体例を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a specific example of calculating a bending direction of a twisted optical fiber of the present disclosure; 本開示の撚りがある光ファイバの曲げ方向を算出する具体例を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a specific example of calculating a bending direction of a twisted optical fiber of the present disclosure;

添付の図面を参照して本開示の実施形態を説明する。以下に説明する実施形態は本開示の実施の例であり、本開示は以下の実施形態に制限されるものではない。 Embodiments of the present disclosure will be described with reference to the accompanying drawings. The embodiments described below are examples of implementing the present disclosure, and the present disclosure is not limited to the following embodiments.

(本開示の光ファイバ曲げ方向算出システムの概要)
本開示の光ファイバ曲げ方向算出システムの構成を図1に示す。本開示の光ファイバ曲げ方向算出方法の手順を図2に示す。光ファイバ曲げ方向算出システムFは、周波数シフト測定装置1及び光ファイバ曲げ方向算出装置2を備える。光ファイバ曲げ方向算出装置2は、変化量差分算出部21、光ファイバ位置算出部22及び光ファイバ曲げ算出部23を備え、コンピュータ及び図2に示した光ファイバ曲げ方向算出プログラムによっても実現することができる。図2に示した光ファイバ曲げ方向算出プログラムは、記録媒体に記録することもでき、ネットワークを通して提供することもできる。
(Overview of optical fiber bending direction calculation system of the present disclosure)
FIG. 1 shows the configuration of the optical fiber bending direction calculation system of the present disclosure. FIG. 2 shows the procedure of the optical fiber bending direction calculation method of the present disclosure. An optical fiber bending direction calculation system F includes a frequency shift measuring device 1 and an optical fiber bending direction calculation device 2 . The optical fiber bending direction calculation device 2 includes a change amount difference calculation unit 21, an optical fiber position calculation unit 22, and an optical fiber bending calculation unit 23, and can also be realized by a computer and the optical fiber bending direction calculation program shown in FIG. can be done. The optical fiber bending direction calculation program shown in FIG. 2 can be recorded on a recording medium or provided through a network.

光ファイバケーブルCは、複数のシングルモード光ファイバを格納する。周波数シフト測定装置1は、2本以上のシングルモード光ファイバについて、入射光の周波数と反射光の周波数との間のブリルアン周波数シフトの長手方向分布を測定する。周波数シフト測定装置1は、OFDRを用いるならば、測定距離を長くすることができないが、OTDR(Optical Time Domain Reflectometry)を用いるならば、測定距離を長くすることができる。光ファイバ曲げ方向算出装置2は、図3から図8までに示すように、光ファイバケーブルCの曲げ方向を算出することができる。 The fiber optic cable C houses a plurality of single mode optical fibers. A frequency shift measurement device 1 measures the longitudinal distribution of Brillouin frequency shifts between the frequency of incident light and the frequency of reflected light for two or more single-mode optical fibers. The frequency shift measuring apparatus 1 cannot increase the measurement distance if OFDR is used, but can increase the measurement distance if OTDR (Optical Time Domain Reflectometry) is used. The optical fiber bending direction calculator 2 can calculate the bending direction of the optical fiber cable C as shown in FIGS.

(本開示の撚りがない光ファイバの曲げ方向を算出する具体例)
本開示の撚りがない光ファイバの曲げ方向を算出する具体例を図3から図5までに示す。図3では、光ファイバケーブルCは、4心のテープ光ファイバを5層に積層した光ファイバスロットSが8本分束ねられたうえで、撚りが施されていないものである。
(Specific example of calculating bending direction of untwisted optical fiber of the present disclosure)
A specific example of calculating the bending direction of an untwisted optical fiber according to the present disclosure is shown in FIGS. 3 to 5. FIG. In FIG. 3, the optical fiber cable C is bundled with eight optical fiber slots S in which four tape optical fibers are laminated in five layers, and is not twisted.

変化量差分算出部21は、2本以上のシングルモード光ファイバについて、入射光の周波数と反射光の周波数との間のブリルアン周波数シフトの長手方向分布の測定結果を取得する(ステップS1)。図3では、変化量差分算出部21は、同一の光ファイバスロットSのうちの、最外層のテープ光ファイバの外側光ファイバFOと、最内層のテープ光ファイバの内側光ファイバFIと、について、ブリルアン周波数シフトの長手方向分布の測定結果を取得している。ここで、変化量差分算出部21は、光ファイバケーブルCのうちの、任意の2本以上のシングルモード光ファイバについて、ブリルアン周波数シフトの長手方向分布の測定結果を取得してもよい。ただし、任意の2本以上のシングルモード光ファイバは、伝送特性の仕様及び製造時点の条件等が同一であることが望ましい。 The change amount difference calculator 21 acquires the measurement result of the longitudinal distribution of the Brillouin frequency shift between the frequency of the incident light and the frequency of the reflected light for two or more single-mode optical fibers (step S1). In FIG. 3, the change amount difference calculator 21 calculates the outer optical fiber FO of the outermost layer tape optical fiber and the inner optical fiber FI of the innermost layer tape optical fiber in the same optical fiber slot S, Measurements of the longitudinal distribution of the Brillouin frequency shift are obtained. Here, the change amount difference calculator 21 may acquire the measurement result of the longitudinal distribution of the Brillouin frequency shift for any two or more single-mode optical fibers of the optical fiber cable C. FIG. However, any two or more single-mode optical fibers should desirably have the same transmission characteristic specifications, manufacturing conditions, and the like.

変化量差分算出部21は、2本以上のシングルモード光ファイバ(図3から図5まででは、外側光ファイバFO及び内側光ファイバFI)について、光ファイバケーブルCの曲げ前後間のブリルアン周波数シフトの長手方向分布の変化量を算出し、ブリルアン周波数シフトの長手方向分布の変化量の差分を算出する(ステップS2)。 The change amount difference calculator 21 calculates the Brillouin frequency shift between before and after bending of the optical fiber cable C for two or more single-mode optical fibers (the outer optical fiber FO and the inner optical fiber FI in FIGS. 3 to 5). The amount of change in the distribution in the longitudinal direction is calculated, and the difference in the amount of change in the distribution in the longitudinal direction of the Brillouin frequency shift is calculated (step S2).

図4の上段では、光ファイバケーブルCの曲げ以前の状態を示す。光ファイバケーブルCの軌跡上の距離zにおいては、外側光ファイバFO/内側光ファイバFIは、光ファイバケーブルCの外部絶対座標の大きい/小さいx座標位置にある。光ファイバケーブルCの軌跡上の距離zにおいても、外側光ファイバFO/内側光ファイバFIは、光ファイバケーブルCの外部絶対座標の大きい/小さいx座標位置にある。 The upper part of FIG. 4 shows the state before the optical fiber cable C is bent. At a distance z1 on the locus of the fiber optic cable C, the outer optical fiber FO/inner optical fiber FI is at the higher/lower x-coordinate position of the outer absolute coordinate of the fiber optic cable C. FIG. At the distance z2 on the trajectory of the optical fiber cable C , the outer optical fiber FO/inner optical fiber FI is also located at the larger/smaller x-coordinate position of the outer absolute coordinate of the optical fiber cable C. FIG.

図5の上段でも、光ファイバケーブルCの曲げ以前の状態を示す。光ファイバケーブルCの軌跡上の距離z~zにおいて、外側光ファイバFO/内側光ファイバFIでのブリルアン周波数シフトは、ほぼ一定の値となりほぼ同様な値となる。 The upper part of FIG. 5 also shows the state before the optical fiber cable C is bent. At distances z 1 to z 2 on the trajectory of the optical fiber cable C, the Brillouin frequency shifts in the outer optical fiber FO/inner optical fiber FI are almost constant and almost the same.

図4の下段では、光ファイバケーブルCの曲げ以後の状態を示す。光ファイバケーブルCは、光ファイバケーブルCの軌跡上の距離zから距離zへと移るにつれて、光ファイバケーブルCの外部絶対座標のx座標の正方向に曲げられている。光ファイバケーブルCの軌跡上の距離zにおいては、外側光ファイバFO/内側光ファイバFIは、光ファイバケーブルCの外部絶対座標の大きい/小さいx座標位置にある。光ファイバケーブルCの軌跡上の距離zにおいても、外側光ファイバFO/内側光ファイバFIは、光ファイバケーブルCの外部絶対座標の大きい/小さいx座標位置にある。 The lower part of FIG. 4 shows the state after the optical fiber cable C is bent. The optical fiber cable C is bent in the positive direction of the x-coordinate of the external absolute coordinates of the optical fiber cable C as it moves from the distance z1 to the distance z2 on the locus of the optical fiber cable C. FIG . At a distance z1 on the locus of the fiber optic cable C, the outer optical fiber FO/inner optical fiber FI is at the higher/lower x-coordinate position of the outer absolute coordinate of the fiber optic cable C. FIG. At the distance z2 on the trajectory of the optical fiber cable C , the outer optical fiber FO/inner optical fiber FI is also located at the larger/smaller x-coordinate position of the outer absolute coordinate of the optical fiber cable C. FIG.

図5の下段でも、光ファイバケーブルCの曲げ以後の状態を示す。光ファイバケーブルCの軌跡上の距離z~zにおいて、外側光ファイバFOは、光ファイバケーブルCの曲げ領域の内側に位置し、外側光ファイバFOでのブリルアン周波数シフトは、負方向に変化するが変化幅は少なく、内側光ファイバFIは、光ファイバケーブルCの曲げ領域の外側に位置し、内側光ファイバFIでのブリルアン周波数シフトは、正方向に変化する。 The lower part of FIG. 5 also shows the state after the optical fiber cable C is bent. At distances z 1 to z 2 on the trajectory of fiber optic cable C, the outer optical fiber FO lies inside the bending region of the fiber optic cable C, and the Brillouin frequency shift at the outer optical fiber FO changes in the negative direction. However, the width of change is small, the inner optical fiber FI is located outside the bending region of the optical fiber cable C, and the Brillouin frequency shift in the inner optical fiber FI changes in the positive direction.

光ファイバ位置算出部22は、ブリルアン周波数シフトの長手方向分布の変化量の差分に基づいて、2本以上のシングルモード光ファイバ(図3から図5まででは、外側光ファイバFO及び内側光ファイバFI)が、光ファイバケーブルCの曲げ領域の外側及び内側のうちのいずれの側に位置するかを算出する(ステップS3)。 The optical fiber position calculator 22 calculates two or more single-mode optical fibers (outer optical fiber FO and inner optical fiber FI ) is located outside or inside the bending region of the optical fiber cable C (step S3).

具体的には、光ファイバ位置算出部22は、ブリルアン周波数シフトの長手方向分布の変化量が正である又は負であっても変化幅が少ないシングルモード光ファイバ(図4及び図5では、距離z~zにおいて、内側光ファイバFI)が、光ファイバケーブルCの曲げ領域の外側に位置すると算出する。その一方で、光ファイバ位置算出部22は、ブリルアン周波数シフトの長手方向分布の変化量が負である又は正であっても変化幅が少ないシングルモード光ファイバ(図4及び図5では、距離z~zにおいて、外側光ファイバFO)が、光ファイバケーブルCの曲げ領域の内側に位置すると算出する。 Specifically, the optical fiber position calculation unit 22 uses a single-mode optical fiber (in FIGS. 4 and 5, distance Calculate that the inner optical fiber FI) is located outside the bend region of the optical fiber cable C in z 1 to z 2 . On the other hand, the optical fiber position calculation unit 22 determines whether the variation in the longitudinal distribution of the Brillouin frequency shift is negative or even if the variation is positive, the single-mode optical fiber (in FIGS. 4 and 5, distance z 1 to z 2 , the outer optical fiber FO) is calculated to lie inside the bending region of the optical fiber cable C.

光ファイバ曲げ算出部23は、2本以上のシングルモード光ファイバ(図3から図5まででは、外側光ファイバFO及び内側光ファイバFI)が、光ファイバケーブルCの曲げ領域の外側及び内側のうちのいずれの側に位置するかと、光ファイバケーブルCが、(図4及び図5では、距離z~zにおいて)撚られていないことと、に基づいて、光ファイバケーブルCがどのような曲げ方向に曲げられているかを算出する(ステップS4)。 The optical fiber bending calculator 23 determines whether two or more single-mode optical fibers (the outer optical fiber FO and the inner optical fiber FI in FIGS. 3 to 5) and that the fiber optic cable C is untwisted (in FIGS. 4 and 5, at distances z 1 to z 2 ). It is calculated whether it is bent in the bending direction (step S4).

具体的には、光ファイバ曲げ算出部23は、図4に示した外側光ファイバFO及び内側光ファイバFIの外内に関する情報と、図4に示した光ファイバケーブルCの撚りに関する情報と、を取得したうえで、光ファイバケーブルCが、距離zから距離zへと移るにつれて、外部絶対座標のx座標の正方向に曲げられていることを算出する。 Specifically, the optical fiber bend calculator 23 obtains information on the outside and inside of the outer optical fiber FO and the inner optical fiber FI shown in FIG. 4 and information on the twist of the optical fiber cable C shown in FIG. After that, it is calculated that the optical fiber cable C is bent in the positive direction of the x - coordinate of the external absolute coordinates as it moves from the distance z1 to the distance z2.

(本開示の撚りがある光ファイバの曲げ方向を算出する具体例)
本開示の撚りがある光ファイバの曲げ方向を算出する具体例を図6から図8までに示す。図6では、光ファイバケーブルCは、4心のテープ光ファイバを5層に積層した光ファイバスロットSが8本分束ねられたうえで、撚りが施されているものである。
(Specific example of calculating bending direction of twisted optical fiber of the present disclosure)
A specific example of calculating the bending direction of a twisted optical fiber according to the present disclosure is shown in FIGS. 6 to 8. FIG. In FIG. 6, the optical fiber cable C is formed by bundling 8 optical fiber slots S in which 4 tape optical fibers are laminated in 5 layers and then twisting.

変化量差分算出部21は、2本以上のシングルモード光ファイバについて、入射光の周波数と反射光の周波数との間のブリルアン周波数シフトの長手方向分布の測定結果を取得する(ステップS1)。図6では、変化量差分算出部21は、同一の光ファイバスロットSのうちの、最外層のテープ光ファイバの外側光ファイバFOと、最内層のテープ光ファイバの内側光ファイバFIと、について、ブリルアン周波数シフトの長手方向分布の測定結果を取得している。ここで、変化量差分算出部21は、光ファイバケーブルCのうちの、任意の2本以上のシングルモード光ファイバについて、ブリルアン周波数シフトの長手方向分布の測定結果を取得してもよい。ただし、任意の2本以上のシングルモード光ファイバは、伝送特性の仕様及び製造時点の条件等が同一であることが望ましい。 The change amount difference calculator 21 acquires the measurement result of the longitudinal distribution of the Brillouin frequency shift between the frequency of the incident light and the frequency of the reflected light for two or more single-mode optical fibers (step S1). In FIG. 6, the change amount difference calculator 21 calculates the outer optical fiber FO of the outermost layer tape optical fiber and the inner optical fiber FI of the innermost layer tape optical fiber in the same optical fiber slot S, Measurements of the longitudinal distribution of the Brillouin frequency shift are obtained. Here, the change amount difference calculator 21 may acquire the measurement result of the longitudinal distribution of the Brillouin frequency shift for any two or more single-mode optical fibers of the optical fiber cable C. FIG. However, any two or more single-mode optical fibers should desirably have the same transmission characteristic specifications, manufacturing conditions, and the like.

変化量差分算出部21は、2本以上のシングルモード光ファイバ(図6から図8まででは、外側光ファイバFO及び内側光ファイバFI)について、光ファイバケーブルCの曲げ前後間のブリルアン周波数シフトの長手方向分布の変化量を算出し、ブリルアン周波数シフトの長手方向分布の変化量の差分を算出する(ステップS2)。 The variation difference calculator 21 calculates the Brillouin frequency shift between before and after bending of the optical fiber cable C for two or more single-mode optical fibers (the outer optical fiber FO and the inner optical fiber FI in FIGS. 6 to 8). The amount of change in the distribution in the longitudinal direction is calculated, and the difference in the amount of change in the distribution in the longitudinal direction of the Brillouin frequency shift is calculated (step S2).

図7の上段では、光ファイバケーブルCの曲げ以前の状態を示す。光ファイバケーブルCの軌跡上の距離zにおいては、外側光ファイバFO/内側光ファイバFIは、光ファイバケーブルCの外部絶対座標の大きい/小さいx座標位置にある。光ファイバケーブルCの軌跡上の距離zにおいては、外側光ファイバFO/内側光ファイバFIは、光ファイバケーブルCの外部絶対座標の小さい/大きいx座標位置にある。 The upper part of FIG. 7 shows the state before the optical fiber cable C is bent. At a distance z1 on the locus of the fiber optic cable C, the outer optical fiber FO/inner optical fiber FI is at the higher/lower x-coordinate position of the outer absolute coordinate of the fiber optic cable C. FIG. At a distance z2 on the locus of the optical fiber cable C , the outer optical fiber FO/inner optical fiber FI is at the lower/larger x-coordinate position of the outer absolute coordinate of the optical fiber cable C. FIG.

図8の上段でも、光ファイバケーブルCの曲げ以前の状態を示す。光ファイバケーブルCの軌跡上の距離z~zにおいて、外側光ファイバFO/内側光ファイバFIでのブリルアン周波数シフトは、ほぼ一定の値となりほぼ同様な値となる。 The upper part of FIG. 8 also shows the state before the optical fiber cable C is bent. At distances z 1 to z 2 on the trajectory of the optical fiber cable C, the Brillouin frequency shifts in the outer optical fiber FO/inner optical fiber FI are almost constant and almost the same.

図7の下段では、光ファイバケーブルCの曲げ以後の状態を示す。光ファイバケーブルCは、光ファイバケーブルCの軌跡上の距離zから距離zへと移るにつれて、光ファイバケーブルCの外部絶対座標のx座標の正方向に曲げられている。光ファイバケーブルCの軌跡上の距離zにおいては、外側光ファイバFO/内側光ファイバFIは、光ファイバケーブルCの外部絶対座標の大きい/小さいx座標位置にある。光ファイバケーブルCの軌跡上の距離zにおいては、外側光ファイバFO/内側光ファイバFIは、光ファイバケーブルCの外部絶対座標の小さい/大きいx座標位置にある。 The lower part of FIG. 7 shows the state after the optical fiber cable C is bent. The optical fiber cable C is bent in the positive direction of the x-coordinate of the external absolute coordinates of the optical fiber cable C as it moves from the distance z1 to the distance z2 on the locus of the optical fiber cable C. FIG . At a distance z1 on the locus of the fiber optic cable C, the outer optical fiber FO/inner optical fiber FI is at the higher/lower x-coordinate position of the outer absolute coordinate of the fiber optic cable C. FIG. At a distance z2 on the locus of the optical fiber cable C , the outer optical fiber FO/inner optical fiber FI is at the lower/larger x-coordinate position of the outer absolute coordinate of the optical fiber cable C. FIG.

図8の下段でも、光ファイバケーブルCの曲げ以後の状態を示す。光ファイバケーブルCの軌跡上の距離z近傍において、外側光ファイバFOは、光ファイバケーブルCの曲げ領域の内側に位置し、外側光ファイバFOでのブリルアン周波数シフトは、負方向に変化するが変化幅は少なく、内側光ファイバFIは、光ファイバケーブルCの曲げ領域の外側に位置し、内側光ファイバFIでのブリルアン周波数シフトは、正方向に変化する。 The lower part of FIG. 8 also shows the state after the optical fiber cable C is bent. Near the distance z 1 on the trajectory of the optical fiber cable C, the outer optical fiber FO is located inside the bending region of the optical fiber cable C, and the Brillouin frequency shift at the outer optical fiber FO changes in the negative direction. The width of the change is small, the inner optical fiber FI is located outside the bending region of the optical fiber cable C, and the Brillouin frequency shift in the inner optical fiber FI changes in the positive direction.

光ファイバケーブルCの軌跡上の距離z近傍において、外側光ファイバFOは、光ファイバケーブルCの曲げ領域の外側に位置し、外側光ファイバFOでのブリルアン周波数シフトは、正方向に変化し、内側光ファイバFIは、光ファイバケーブルCの曲げ領域の内側に位置し、内側光ファイバFIでのブリルアン周波数シフトは、負方向に変化するが変化幅は少ない。光ファイバケーブルCの軌跡上の距離z~zの中間において、光ファイバケーブルCの軌跡上の距離z、z近傍の状態が入れ替わる。 Near the distance z2 on the trajectory of the optical fiber cable C, the outer optical fiber FO is located outside the bending region of the optical fiber cable C, the Brillouin frequency shift at the outer optical fiber FO changes in the positive direction, The inner optical fiber FI is located inside the bending region of the optical fiber cable C, and the Brillouin frequency shift in the inner optical fiber FI changes in the negative direction, but the change width is small. Between the distances z 1 and z 2 on the trajectory of the optical fiber cable C, the states near the distances z 1 and z 2 on the trajectory of the optical fiber cable C are switched.

光ファイバ位置算出部22は、ブリルアン周波数シフトの長手方向分布の変化量の差分に基づいて、2本以上のシングルモード光ファイバ(図6から図8まででは、外側光ファイバFO及び内側光ファイバFI)が、光ファイバケーブルCの曲げ領域の外側及び内側のうちのいずれの側に位置するかを算出する(ステップS3)。 The optical fiber position calculator 22 calculates two or more single-mode optical fibers (outer optical fiber FO and inner optical fiber FI ) is located outside or inside the bending region of the optical fiber cable C (step S3).

具体的には、光ファイバ位置算出部22は、ブリルアン周波数シフトの長手方向分布の変化量が正である又は負であっても変化幅が少ないシングルモード光ファイバ(図7及び図8では、距離z近傍において、内側光ファイバFI、距離z近傍において、外側光ファイバFO)が、光ファイバケーブルCの曲げ領域の外側に位置すると算出する。その一方で、光ファイバ位置算出部22は、ブリルアン周波数シフトの長手方向分布の変化量が負である又は正であっても変化幅が少ないシングルモード光ファイバ(図7及び図8では、距離z近傍において、外側光ファイバFO、距離z近傍において、内側光ファイバFI)が、光ファイバケーブルCの曲げ領域の内側に位置すると算出する。 Specifically, the optical fiber position calculation unit 22 uses a single-mode optical fiber (in FIGS. 7 and 8, distance It is calculated that the inner optical fiber FI in the vicinity of z1 and the outer optical fiber FO in the vicinity of z2 are located outside the bending region of the optical fiber cable C. On the other hand, the optical fiber position calculator 22 determines whether the change in the longitudinal distribution of the Brillouin frequency shift is negative or even if positive, the single-mode optical fiber with a small change width (in FIGS. 7 and 8, distance z It is calculated that the outer optical fiber FO is positioned inside the bending region of the optical fiber cable C in the vicinity of 1 and the inner optical fiber FI in the vicinity of distance z2.

光ファイバ曲げ算出部23は、2本以上のシングルモード光ファイバ(図6から図8まででは、外側光ファイバFO及び内側光ファイバFI)が、光ファイバケーブルCの曲げ領域の外側及び内側のうちのいずれの側に位置するかと、光ファイバケーブルCが、どのような撚り方向及び撚り周期で撚られているかと、に基づいて、光ファイバケーブルCがどのような曲げ方向に曲げられているかを算出する(ステップS4)。 The optical fiber bending calculator 23 determines whether two or more single-mode optical fibers (the outer optical fiber FO and the inner optical fiber FI in FIGS. 6 to 8) In what direction the optical fiber cable C is bent is determined based on which side of the optical fiber cable C is located and in what twist direction and twist cycle the optical fiber cable C is twisted. Calculate (step S4).

具体的には、光ファイバ曲げ算出部23は、図7に示した外側光ファイバFO及び内側光ファイバFIの外内に関する情報と、図7に示した光ファイバケーブルCの撚りに関する情報と、を取得したうえで、光ファイバケーブルCが、距離zから距離zへと移るにつれて、外部絶対座標のx座標の正方向に曲げられていることを算出する。 Specifically, the optical fiber bend calculator 23 obtains information on the outside and inside of the outer optical fiber FO and the inner optical fiber FI shown in FIG. 7 and information on the twist of the optical fiber cable C shown in FIG. After that, it is calculated that the optical fiber cable C is bent in the positive direction of the x - coordinate of the external absolute coordinates as it moves from the distance z1 to the distance z2.

ここで、光ファイバケーブルCの長手方向での周波数シフト測定装置1の距離分解能が、光ファイバケーブルCの撚り周期と比べて短い状態において、光ファイバ曲げ算出部23は、光ファイバケーブルCがどのような曲げ方向に曲げられているかを算出することが望ましい。すると、ブリルアン周波数シフトの変化量が、光ファイバケーブルCの撚り周期に渡って、距離方向に変化する様子をモニタすることができる。 Here, when the distance resolution of the frequency shift measuring device 1 in the longitudinal direction of the optical fiber cable C is shorter than the twist period of the optical fiber cable C, the optical fiber bending calculator 23 It is desirable to calculate whether it is bent in such a bending direction. Then, it is possible to monitor how the amount of change in the Brillouin frequency shift changes in the distance direction over the twist period of the optical fiber cable C. FIG.

(本開示の光ファイバ曲げ方向算出システムの効果)
このように、シングルモード光ファイバを用いるため、長尺の光ファイバケーブルCを作製することが容易である。そして、光ファイバケーブルCの機械的強度及び伝送特性担保の観点を考慮しても、歪みに対する感度を向上させるためにコア同士の間隔を大きくすることが容易である。さらに、ブリルアン周波数シフトの変化量を歪みに変換することなく、2本以上のシングルモード光ファイバが、光ファイバケーブルCの曲げ領域の外側及び内側のうちのいずれの側に位置するかを算出することができる。
(Effect of optical fiber bending direction calculation system of the present disclosure)
As described above, since a single-mode optical fiber is used, it is easy to fabricate a long optical fiber cable C. FIG. Also, considering the mechanical strength and transmission characteristics of the optical fiber cable C, it is easy to increase the distance between the cores in order to improve the sensitivity to strain. Furthermore, without converting the amount of change in the Brillouin frequency shift into strain, it is calculated which side of the bending region of the optical fiber cable C the two or more single-mode optical fibers are positioned outside or inside. be able to.

また、光ファイバケーブルCが、撚られているとしても、2本以上のシングルモード光ファイバが、光ファイバケーブルCの曲げ領域の外側及び内側のうちのいずれの側に位置するかを算出するのみならず、光ファイバケーブルCが、どのような曲げ方向に曲げられているかを算出することができる。なお、光ファイバケーブルCが、撚られていないならば、2本以上のシングルモード光ファイバが、光ファイバケーブルCの曲げ領域の外側及び内側のうちのいずれの側に位置するかを算出するのみにより、光ファイバケーブルCが、どのような曲げ方向に曲げられているかを算出することができる。 Also, even if the optical fiber cable C is twisted, it is only necessary to calculate on which side of the bending region of the optical fiber cable C two or more single-mode optical fibers are located. Instead, it is possible to calculate in what direction the optical fiber cable C is bent. In addition, if the optical fiber cable C is not twisted, it is only calculated which side of the bending region of the optical fiber cable C the two or more single mode optical fibers are located on the outside or inside. , it is possible to calculate in what direction the optical fiber cable C is bent.

本開示の光ファイバ曲げ方向算出システム、光ファイバ曲げ方向算出方法、光ファイバ曲げ方向算出装置及び光ファイバ曲げ方向算出プログラムは、光ファイバ通信で使用され市街地に配線される光ファイバケーブルのみならず、構造物歪みセンサで使用され構造物に設置される光ファイバケーブルについても、曲げ方向を算出することができる。 The optical fiber bending direction calculation system, the optical fiber bending direction calculation method, the optical fiber bending direction calculation device, and the optical fiber bending direction calculation program of the present disclosure are applicable not only to optical fiber cables used in optical fiber communication and distributed in urban areas, Bend directions can also be calculated for fiber optic cables used in structural strain sensors and installed in structures.

F:光ファイバ曲げ方向算出システム
C:光ファイバケーブル
S:光ファイバスロット
FO:外側光ファイバ
FI:内側光ファイバ
1:周波数シフト測定装置
2:光ファイバ曲げ方向算出装置
21:変化量差分算出部
22:光ファイバ位置算出部
23:光ファイバ曲げ算出部
F: Optical fiber bending direction calculation system C: Optical fiber cable S: Optical fiber slot FO: Outer optical fiber FI: Inner optical fiber 1: Frequency shift measurement device 2: Optical fiber bending direction calculation device 21: Variation difference calculation unit 22 : Optical fiber position calculator 23: Optical fiber bend calculator

Claims (7)

複数のシングルモード光ファイバが格納される光ファイバケーブルのうちの、2本以上の前記シングルモード光ファイバについて、入射光の周波数と反射光の周波数との間のブリルアン周波数シフトの長手方向分布を測定する周波数シフト測定部と、
2本以上の前記シングルモード光ファイバについて、前記光ファイバケーブルの曲げ前後間の前記ブリルアン周波数シフトの長手方向分布の変化量を算出し、前記ブリルアン周波数シフトの長手方向分布の変化量の差分を算出する変化量差分算出部と、
前記ブリルアン周波数シフトの長手方向分布の変化量の差分に基づいて、2本以上の前記シングルモード光ファイバが、前記光ファイバケーブルの曲げ領域の外側及び内側のうちのいずれの側に位置するかを算出する光ファイバ位置算出部と、
を備えることを特徴とする光ファイバ曲げ方向算出システム。
Measuring the longitudinal distribution of Brillouin frequency shift between the frequency of incident light and the frequency of reflected light for two or more single-mode optical fibers of an optical fiber cable in which a plurality of single-mode optical fibers are housed a frequency shift measuring unit for
For the two or more single-mode optical fibers, calculating the amount of change in the longitudinal distribution of the Brillouin frequency shift between before and after bending of the optical fiber cable, and calculating the difference in the amount of change in the longitudinal distribution of the Brillouin frequency shift. a variation difference calculation unit for
Based on the difference in the amount of change in the longitudinal distribution of the Brillouin frequency shift, it is determined whether the two or more single-mode optical fibers are positioned outside or inside the bending region of the optical fiber cable. an optical fiber position calculator that calculates
An optical fiber bending direction calculation system comprising:
前記光ファイバ位置算出部は、前記ブリルアン周波数シフトの長手方向分布の変化量が正である又は負であっても変化幅が少ない前記シングルモード光ファイバが、前記光ファイバケーブルの曲げ領域の外側に位置すると算出し、前記ブリルアン周波数シフトの長手方向分布の変化量が負である又は正であっても変化幅が少ない前記シングルモード光ファイバが、前記光ファイバケーブルの曲げ領域の内側に位置すると算出する
ことを特徴とする、請求項1に記載の光ファイバ曲げ方向算出システム。
The optical fiber position calculation unit determines whether the single-mode optical fiber having a positive change in the Brillouin frequency shift distribution in the longitudinal direction or a small change width even if the change is negative is outside the bending region of the optical fiber cable. It is calculated that the single-mode optical fiber in which the amount of change in the longitudinal distribution of the Brillouin frequency shift is negative or has a small change width even if it is positive is located inside the bending region of the optical fiber cable. The optical fiber bending direction calculation system according to claim 1, characterized in that:
2本以上の前記シングルモード光ファイバが、前記光ファイバケーブルの曲げ領域の外側及び内側のうちのいずれの側に位置するかと、前記光ファイバケーブルが、どのような撚り方向及び撚り周期で撚られているかと、に基づいて、前記光ファイバケーブルがどのような曲げ方向に曲げられているかを算出する光ファイバ曲げ算出部をさらに備える
ことを特徴とする、請求項1又は2に記載の光ファイバ曲げ方向算出システム。
The two or more single-mode optical fibers are positioned outside or inside the bending region of the optical fiber cable, and in what twist direction and twist period the optical fiber cable is twisted. The optical fiber according to claim 1 or 2, further comprising an optical fiber bending calculator that calculates in what direction the optical fiber cable is bent based on whether the optical fiber cable is bent. Bending direction calculation system.
前記光ファイバケーブルの長手方向での前記周波数シフト測定部の距離分解能が、前記光ファイバケーブルの撚り周期と比べて短い状態において、前記光ファイバ曲げ算出部は、前記光ファイバケーブルがどのような曲げ方向に曲げられているかを算出する
ことを特徴とする、請求項3に記載の光ファイバ曲げ方向算出システム。
In a state where the distance resolution of the frequency shift measurement unit in the longitudinal direction of the optical fiber cable is shorter than the twist period of the optical fiber cable, the optical fiber bend calculation unit determines how the optical fiber cable bends. 4. The optical fiber bending direction calculation system according to claim 3, wherein the bending direction is calculated.
複数のシングルモード光ファイバが格納される光ファイバケーブルのうちの、2本以上の前記シングルモード光ファイバについて、入射光の周波数と反射光の周波数との間のブリルアン周波数シフトの長手方向分布を測定する周波数シフト測定ステップと、
2本以上の前記シングルモード光ファイバについて、前記光ファイバケーブルの曲げ前後間の前記ブリルアン周波数シフトの長手方向分布の変化量を算出し、前記ブリルアン周波数シフトの長手方向分布の変化量の差分を算出する変化量差分算出ステップと、
前記ブリルアン周波数シフトの長手方向分布の変化量の差分に基づいて、2本以上の前記シングルモード光ファイバが、前記光ファイバケーブルの曲げ領域の外側及び内側のうちのいずれの側に位置するかを算出する光ファイバ位置算出ステップと、
を順に備えることを特徴とする光ファイバ曲げ方向算出方法。
Measuring the longitudinal distribution of Brillouin frequency shift between the frequency of incident light and the frequency of reflected light for two or more single-mode optical fibers of an optical fiber cable in which a plurality of single-mode optical fibers are housed a frequency shift measurement step for
For the two or more single-mode optical fibers, calculating the amount of change in the longitudinal distribution of the Brillouin frequency shift between before and after bending of the optical fiber cable, and calculating the difference in the amount of change in the longitudinal distribution of the Brillouin frequency shift. a change amount difference calculation step for
Based on the difference in the amount of change in the longitudinal distribution of the Brillouin frequency shift, it is determined whether the two or more single-mode optical fibers are positioned outside or inside the bending region of the optical fiber cable. an optical fiber position calculation step to be calculated;
An optical fiber bending direction calculation method, comprising:
複数のシングルモード光ファイバが格納される光ファイバケーブルのうちの、2本以上の前記シングルモード光ファイバについて、入射光の周波数と反射光の周波数との間のブリルアン周波数シフトの長手方向分布の測定結果を取得する周波数シフト取得部と、
2本以上の前記シングルモード光ファイバについて、前記光ファイバケーブルの曲げ前後間の前記ブリルアン周波数シフトの長手方向分布の変化量を算出し、前記ブリルアン周波数シフトの長手方向分布の変化量の差分を算出する変化量差分算出部と、
前記ブリルアン周波数シフトの長手方向分布の変化量の差分に基づいて、2本以上の前記シングルモード光ファイバが、前記光ファイバケーブルの曲げ領域の外側及び内側のうちのいずれの側に位置するかを算出する光ファイバ位置算出部と、
を備えることを特徴とする光ファイバ曲げ方向算出装置。
Measurement of longitudinal distribution of Brillouin frequency shift between frequency of incident light and frequency of reflected light for two or more single-mode optical fibers of an optical fiber cable in which a plurality of single-mode optical fibers are housed a frequency shift acquisition unit that acquires a result;
For the two or more single-mode optical fibers, calculating the amount of change in the longitudinal distribution of the Brillouin frequency shift between before and after bending of the optical fiber cable, and calculating the difference in the amount of change in the longitudinal distribution of the Brillouin frequency shift. a variation difference calculation unit for
Based on the difference in the amount of change in the longitudinal distribution of the Brillouin frequency shift, it is determined whether the two or more single-mode optical fibers are positioned outside or inside the bending region of the optical fiber cable. an optical fiber position calculator that calculates
An optical fiber bending direction calculation device comprising:
請求項6に記載の光ファイバ曲げ方向算出装置が備える前記周波数シフト取得部、前記変化量差分算出部及び前記光ファイバ位置算出部が行なう各処理ステップを、順にコンピュータに実行させるための光ファイバ曲げ方向算出プログラム。 Optical fiber bending for causing a computer to sequentially execute each processing step performed by the frequency shift acquisition unit, the change amount difference calculation unit, and the optical fiber position calculation unit provided in the optical fiber bending direction calculation device according to claim 6 Orientation calculator.
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