JP2023131864A - 光ファイバセンサ及びブリルアン周波数シフト測定方法 - Google Patents
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- G01D5/35354—Sensor working in reflection
- G01D5/35358—Sensor working in reflection using backscattering to detect the measured quantity
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Abstract
Description
を利用する、光ファイバ歪み測定装置及び光ファイバ歪み測定方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。SDH-BOTDRでは、BFSの変化が、受信されるビート信号と局発信号の位相比較をすることで、ビート信号中の位相変化として観測される。このように、SDH-BOTDRは、周波数掃引を必要とせずに直接BFSを算出できるため、高速かつ安価な測定を実現できる。
信号に変換して干渉信号を生成する干渉光受光部を備える。ブリルアン周波数シフト取得部は、予め設定された基準区間の平均強度を取得する基準区間平均値計算手段と、第1光路を伝播する散乱光の位相を、0から2πまで掃引するように遅延部を制御できる位相制御手段と、強度信号を用いて、干渉信号からブリルアン散乱係数を除去する、ブリルアン散乱係数除去手段と、位相を0から2πまで掃引して得られた、基準区間の干渉信号の平均強度Iaveから、位相と平均強度Iaveの関係を取得し、この関係を用いて、干渉信号の振幅、及び、ブリルアン周波数シフトの測定範囲を規定する初期位相φoffsetを取得する、位相及び振幅計算手段と、ブリルアン散乱係数が除去された干渉信号を、干渉信号の振幅を用いて規格化する、規格化手段と、規格化された干渉信号を用いてブリルアン周波数シフトを算出するブリルアン周波数シフト算出手段とを備える。
先ず、図1及び図2を参照して、自己遅延ホモダイン型のBOTDRを利用する光ファイバセンサ(以下、自己遅延ホモダイン型センサとも称する。)を説明する。
光受光部160に送られた合波光は、バランス型PD162に入力される。バランス型PD162は、合波光から電気信号であるバランス検波信号を生成する。バランス検波信号は、FET増幅器164において適宜増幅等された後、A/D166において、ディジタル信号に変換されて、干渉信号I12が得られる。この干渉光受光部160において生成される干渉信号I12は、BFS取得部170に送られる。
への換算を容易にする。
図4を参照して、この発明の、自己遅延ホモダイン型センサの構成例及び動作を説明する。図4は、この発明の自己遅延ホモダイン型センサの構成例を説明するための模式図である。なお、BFS取得部以外は、図1を参照して説明した自己遅延ホモダイン型センサと同様に構成できるので、重複する説明及び図示を省略することもある。
を用いて、上記式(7)に従ってBFSを算出する。
12 光源
14 光パルス発生器
20 サーキュレータ
30 光増幅器
32 光バンドパスフィルタ
34 分岐部
90 タイミング制御器
100 被測定光ファイバ
140 干渉信号取得部
141 強度取得部
142 位相制御回路
150 自己遅延ホモダイン干渉計
152 分岐部
156 遅延部
158 合波部
160 干渉光受光部
161 受光部
162 バランス型PD
163 PD
164、165 FET増幅器
166、167 A/D
170、171 BFS取得部
172 干渉信号平均化処理手段
173 強度信号平均化処理手段
176 ブリルアン散乱係数除去手段
178、179 規格化手段
180 基準区間平均値計算手段
182 位相制御手段
188 BFS算出手段
Claims (4)
- プローブ光を生成する光源部と、
前記プローブ光により測定対象となる光ファイバで発生する後方ブリルアン散乱光を、2分岐する分岐部と、
前記分岐部で2分岐された一方の散乱光が入力されて、自己遅延型のホモダイン干渉により干渉信号を生成する干渉信号取得部と、
前記分岐部で2分岐された他方の散乱光が入力されて、前記散乱光の強度を示す強度信号を生成する強度取得部と、
前記干渉信号及び前記強度信号から、ブリルアン周波数シフト量を取得するブリルアン周波数シフト取得部と
を備え、
前記干渉信号取得部は、
入力された散乱光を第1光路及び第2光路に2分岐する分岐部と、
前記第1光路に設けられ、前記ブリルアン周波数シフト取得部からの指示に応じて散乱光の位相を変化させることができる遅延部と、
前記第1光路及び前記第2光路を経て受け取った光を合波して干渉光を生成する合波部と
を有する自己遅延型のホモダイン干渉計、及び、
前記干渉光を電気信号に変換して干渉信号を生成する干渉光受光部
を備え、
前記ブリルアン周波数シフト取得部は、
予め設定された基準区間の、前記干渉信号の平均強度を取得する基準区間平均値計算手段と、
前記第1光路を伝播する散乱光の位相を、0から2πまで掃引するように前記遅延部を制御できる位相制御手段と、
前記強度信号を用いて、前記干渉信号からブリルアン散乱係数を除去する、ブリルアン散乱係数除去手段と、
前記位相を0から2πまで掃引して得られた、前記基準区間の前記干渉信号の平均強度Iaveから、位相と前記平均強度Iaveの関係を取得し、前記関係を用いて、干渉信号の振幅、及び、ブリルアン周波数シフトの測定範囲を規定する初期位相φoffsetを取得する、位相及び振幅計算手段と、
ブリルアン散乱係数が除去された干渉信号を、前記干渉信号の振幅を用いて規格化する、規格化手段と、
規格化された干渉信号を用いてブリルアン周波数シフトを算出するブリルアン周波数シフト算出手段と
を備える
ことを特徴とする光ファイバセンサ。 - 前記位相制御部は、前記基準区間の平均強度Iaveが、前記初期位相φoffsetに対応する初期強度Ioffsetに一致するように、前記遅延部における位相を制御できる
ことを特徴とする請求項1に記載の光ファイバセンサ。 - プローブ光を生成する過程と、
前記プローブ光により測定対象となる光ファイバで発生する後方ブリルアン散乱光を2分岐する過程と、
前記2分岐された一方の散乱光を第1光路及び第2光路に2分岐する過程と、
前記第1光路を伝搬する散乱光に遅延を与える過程と、
前記第1光路及び前記第2光路を伝播する散乱光を合波して干渉光を生成する過程と、
前記干渉光を光電変換することにより電気信号である干渉信号を生成する過程と、
前記後方ブリルアン散乱光が2分岐された他方の散乱光から、散乱光強度を示す強度信号を取得する過程と、
前記干渉信号及び前記強度信号からブリルアン周波数シフトを取得する過程と
を備え、
通常の測定前に、キャリブレーション測定が行われ、
前記キャリブレーション測定は、
位相を0から2πまで掃引して得られた、前記基準区間の前記干渉信号の平均強度Iaveから、位相と前記平均強度Iaveの関係を取得し、前記関係を用いて、干渉信号の振幅、及び、ブリルアン周波数シフトの測定範囲を規定する初期位相φoffsetを取得する過程と、
前記遅延部における位相を初期位相φoffsetに設定する過程と
を備える
ことを特徴とするブリルアン周波数シフト測定方法。 - 通常の測定において、
前記基準区間の平均強度が、前記初期位相φoffsetに対応する初期強度Ioffsetに一致するように、前記第1光路を伝播する散乱光の位相を制御する
ことを特徴とする請求項3に記載のブリルアン周波数シフト測定方法。
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