JP2840682B2 - 光導波路の歪または温度の測定方法および装置 - Google Patents
光導波路の歪または温度の測定方法および装置Info
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、光導波路における歪または温度の測定方法
および装置に関するものである。
および装置に関するものである。
本願出願人は、光導波路の歪または温度の測定方法お
よび装置として、ブリルアン散乱光を利用したものを提
案している（特願昭63−105605号、特願昭63−154828
号）。この提案のものは、ブリルアン散乱光の周波数シ
フトが、光導波路（例えば、光ファイバ）に加わってい
る歪または温度に比例して変化することを利用したもの
である。すなわち、光導波路に周波数ｆの光を入射する
と、この入射光と光導波路中の音波との相互作用によ
り、周波数ｆ−fbの光が後方に散乱される。この散乱光
をブリルアン散乱光、fbをブリルアン周波数シフトと呼
ぶ。このfbは光導波路に加わっている歪または周囲温度
に比例して変化するので、fbを測定することにより、歪
ないし温度を測定することが可能となる（特願昭63−10
5605号）。しかし、このブリルアン散乱光は非常に微弱
である。そこで、上記入射光に対向して、周波数ｆ−fb
のプローブ光も上記光導波路に入射させると、誘導ブリ
ルアン散乱が生じるようになり、fbをさらに高精度に測
定することも可能となる（特願昭63−154828号）。
よび装置として、ブリルアン散乱光を利用したものを提
案している（特願昭63−105605号、特願昭63−154828
号）。この提案のものは、ブリルアン散乱光の周波数シ
フトが、光導波路（例えば、光ファイバ）に加わってい
る歪または温度に比例して変化することを利用したもの
である。すなわち、光導波路に周波数ｆの光を入射する
と、この入射光と光導波路中の音波との相互作用によ
り、周波数ｆ−fbの光が後方に散乱される。この散乱光
をブリルアン散乱光、fbをブリルアン周波数シフトと呼
ぶ。このfbは光導波路に加わっている歪または周囲温度
に比例して変化するので、fbを測定することにより、歪
ないし温度を測定することが可能となる（特願昭63−10
5605号）。しかし、このブリルアン散乱光は非常に微弱
である。そこで、上記入射光に対向して、周波数ｆ−fb
のプローブ光も上記光導波路に入射させると、誘導ブリ
ルアン散乱が生じるようになり、fbをさらに高精度に測
定することも可能となる（特願昭63−154828号）。
しかしながら、上述のブリルアン周波数シフトは歪ま
たは温度のみならず、光導波路の構成材料にも依存する
ことが知られている。従って、高精度な歪または温度測
定が要求される場合には、光導波路の構成材料のわずか
なばらつきが問題となってくる。上述の先行技術のさら
に解決すべき点を、数値をあげて以下に説明する。
たは温度のみならず、光導波路の構成材料にも依存する
ことが知られている。従って、高精度な歪または温度測
定が要求される場合には、光導波路の構成材料のわずか
なばらつきが問題となってくる。上述の先行技術のさら
に解決すべき点を、数値をあげて以下に説明する。
まず、光導波路として、コアにGeO2をドープした、比
屈折率差Ｄが約0.3％の標準的な光ファイバを例にと
る。この光ファイバのブリルアン周波数シフトfb（D,
e）は、 fb（D,e）＝fb0（Ｄ）＋Be （１） fb0（Ｄ）＝fb0（Ds）−Ａ（Ｄ−Ds） （２） で表すことができる。ここで、fb0（Ｄ）およびf
b0（Ds）は、それぞれ、歪ｅ＝０％のときのテスト光フ
ァイバおよび基準光ファイバのブリルアン周波数シフト
である。また、Ａは、比屈折率差１％当りのブリルアン
周波数シフトの減少を表す係数であり、上記ファイバの
場合、1.07GHz/％であることが知られている。また、Ｂ
は、歪１％当りのブリルアン周波数シフトの増加を表す
係数であり、Ｂ＝579MHz/％であることが知られてい
る。現在、光通信用に使われている光ファイバの構造パ
ラメータの規格から推定すると、光ファイバの比屈折率
差Ｄは、0.3％を中心に、約±0.06％のばらつきがある
と考えられる。このばらつきは、上記係数A,Bの値を考
慮すると、±64MHzのブリルアン周波数シフトの変化を
引き起こし、またそれは、±0.11％の歪測定誤差となっ
て現れてくる。もちろん、事前に比屈折率差Ｄが正確に
分かっていれば、この歪測定誤差を無くすことが可能で
あるが、通常、比屈折率差Ｄの値は未知である。さら
に、光ファイバが何本も接続された場合においては、両
端以外の光ファイバの比屈折率差Ｄの値は知る由もな
い。以上歪測定について説明したが、温度測定について
もこれと全く同様である。
屈折率差Ｄが約0.3％の標準的な光ファイバを例にと
る。この光ファイバのブリルアン周波数シフトfb（D,
e）は、 fb（D,e）＝fb0（Ｄ）＋Be （１） fb0（Ｄ）＝fb0（Ds）−Ａ（Ｄ−Ds） （２） で表すことができる。ここで、fb0（Ｄ）およびf
b0（Ds）は、それぞれ、歪ｅ＝０％のときのテスト光フ
ァイバおよび基準光ファイバのブリルアン周波数シフト
である。また、Ａは、比屈折率差１％当りのブリルアン
周波数シフトの減少を表す係数であり、上記ファイバの
場合、1.07GHz/％であることが知られている。また、Ｂ
は、歪１％当りのブリルアン周波数シフトの増加を表す
係数であり、Ｂ＝579MHz/％であることが知られてい
る。現在、光通信用に使われている光ファイバの構造パ
ラメータの規格から推定すると、光ファイバの比屈折率
差Ｄは、0.3％を中心に、約±0.06％のばらつきがある
と考えられる。このばらつきは、上記係数A,Bの値を考
慮すると、±64MHzのブリルアン周波数シフトの変化を
引き起こし、またそれは、±0.11％の歪測定誤差となっ
て現れてくる。もちろん、事前に比屈折率差Ｄが正確に
分かっていれば、この歪測定誤差を無くすことが可能で
あるが、通常、比屈折率差Ｄの値は未知である。さら
に、光ファイバが何本も接続された場合においては、両
端以外の光ファイバの比屈折率差Ｄの値は知る由もな
い。以上歪測定について説明したが、温度測定について
もこれと全く同様である。
本発明の目的は、上述の解決すべき課題に鑑みて、光
導波路の構成材料のばらつきが存在する場合において
も、高精度に光導波路の歪または温度が測定可能な測定
方法および装置を提供することにある。
導波路の構成材料のばらつきが存在する場合において
も、高精度に光導波路の歪または温度が測定可能な測定
方法および装置を提供することにある。
上記目的を達成するため、本発明の方法は、テスト光
導波路の歪または温度を、該テスト光導波路中で発生し
たブリルアン散乱光のブリルアン周波数シフトから測定
する測定方法において、比屈折率差Dsと、歪が零のとき
の、または温度が基準温度のときのブリルアン周波数シ
フトfb0（Ds）があらかじめわかっている基準光導波路
を用意し、該基準光導波路と前記テスト光導波路におけ
る後方レーリー散乱光の強度比をOTDR法により測定し、
該後方レーリー散乱光の強度比と、歪が零のときの、ま
たは温度が予め設定した基準温度のときの前記ブリルア
ン周波数シフトfb0（Ds）との関係から、歪が零のとき
の、または温度が基準温度のときの前記テスト光導波路
のブリルアン周波数シフトfb0（Ｄ）を求め、該テスト
光導波路のブリルアン周波数シフト測定値fb（D,e）
と、該ブリルアン周波数シフトfb0（Ｄ）の差周波数fb
（D,e）−fb0（Ｄ）から、該テスト光導波路の歪または
温度を求めるものである。
導波路の歪または温度を、該テスト光導波路中で発生し
たブリルアン散乱光のブリルアン周波数シフトから測定
する測定方法において、比屈折率差Dsと、歪が零のとき
の、または温度が基準温度のときのブリルアン周波数シ
フトfb0（Ds）があらかじめわかっている基準光導波路
を用意し、該基準光導波路と前記テスト光導波路におけ
る後方レーリー散乱光の強度比をOTDR法により測定し、
該後方レーリー散乱光の強度比と、歪が零のときの、ま
たは温度が予め設定した基準温度のときの前記ブリルア
ン周波数シフトfb0（Ds）との関係から、歪が零のとき
の、または温度が基準温度のときの前記テスト光導波路
のブリルアン周波数シフトfb0（Ｄ）を求め、該テスト
光導波路のブリルアン周波数シフト測定値fb（D,e）
と、該ブリルアン周波数シフトfb0（Ｄ）の差周波数fb
（D,e）−fb0（Ｄ）から、該テスト光導波路の歪または
温度を求めるものである。
また、本発明の装置は、テスト光導波路の歪または温
度を、該テスト光導波路中で発生したブリルアン散乱光
のブリルアン周波数シフトから測定する測定装置におい
て、比屈折率差Dsと、歪が零のときの、または温度が基
準温度のときのブリルアン周波数シフトfb0（Ds）があ
らかじめわかっている基準光導波路に接続し、該基準光
導波路と前記テスト光導波路における後方レーリー散乱
光の強度比をOTDR法により測定する測定手段と、該測定
手段で測定された該後方レーリー散乱光の強度比と、歪
が零のときの、または温度が予め設定した基準温度のと
きの前記ブリルアン周波数シフトfb0（Ds）との関係か
ら、歪が零のときの、または温度が基準温度のときの前
記テスト光導波路のブリルアン周波数シフトfb0（Ｄ）
を求め、かつ該テスト光導波路のブリルアン周波数シフ
ト測定値fb（D,e）と、該ブリルアン周波数シフトf
b0（Ｄ）の差周波数fb（D,e）−fb0（Ｄ）から、該テス
ト光導波路の歪または温度を求める演算手段とを具備す
るものである。
度を、該テスト光導波路中で発生したブリルアン散乱光
のブリルアン周波数シフトから測定する測定装置におい
て、比屈折率差Dsと、歪が零のときの、または温度が基
準温度のときのブリルアン周波数シフトfb0（Ds）があ
らかじめわかっている基準光導波路に接続し、該基準光
導波路と前記テスト光導波路における後方レーリー散乱
光の強度比をOTDR法により測定する測定手段と、該測定
手段で測定された該後方レーリー散乱光の強度比と、歪
が零のときの、または温度が予め設定した基準温度のと
きの前記ブリルアン周波数シフトfb0（Ds）との関係か
ら、歪が零のときの、または温度が基準温度のときの前
記テスト光導波路のブリルアン周波数シフトfb0（Ｄ）
を求め、かつ該テスト光導波路のブリルアン周波数シフ
ト測定値fb（D,e）と、該ブリルアン周波数シフトf
b0（Ｄ）の差周波数fb（D,e）−fb0（Ｄ）から、該テス
ト光導波路の歪または温度を求める演算手段とを具備す
るものである。
本発明では、OTDR（Optical time domain reflectome
ter）法により光導波路のパラメータのばらつきを補正
可能にしたので、高精度な歪、または温度測定が可能で
ある。
ter）法により光導波路のパラメータのばらつきを補正
可能にしたので、高精度な歪、または温度測定が可能で
ある。
本発明は、光導波路の構成材料の変化と、後方レーリ
ー散乱光の反射係数の変化の関係を利用することを最も
主要な特徴とする。従って、本発明は、事前に光導波路
の構成材料および各成分を正確に知る必要があった従来
技術とは大きく異なる。
ー散乱光の反射係数の変化の関係を利用することを最も
主要な特徴とする。従って、本発明は、事前に光導波路
の構成材料および各成分を正確に知る必要があった従来
技術とは大きく異なる。
なお、上述のOTDR法は、光導波路中で発生する後方レ
ーリー散乱光を時間領域で解析を行って検出する測定法
をいい、光パルス試験法とも称されている（たとえば、
M.K.Barnoski,et al.,“Optical time domain reflecto
meter"Appl.Opt.,Vol.16,pp.2375〜2379,1977参照）。
ーリー散乱光を時間領域で解析を行って検出する測定法
をいい、光パルス試験法とも称されている（たとえば、
M.K.Barnoski,et al.,“Optical time domain reflecto
meter"Appl.Opt.,Vol.16,pp.2375〜2379,1977参照）。
以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明す
る。
る。
実施例１ 第１図（Ａ）〜（Ｄ）は、本発明の実施例１を説明す
るための図であって、ここで１はOTDR法による測定装置
（以下、OTDR測定装置と称する）、ｓは基準ファイバ、
ｔはテストファイバである。
るための図であって、ここで１はOTDR法による測定装置
（以下、OTDR測定装置と称する）、ｓは基準ファイバ、
ｔはテストファイバである。
基準ファイバｓは、比屈折率差Dsと、歪が零のとき
の、または温度が基準温度のときのブリルアン周波数シ
フトfb0（Ds）とがあらかじめわかっている光導波路
（基準光導波路とする）である。OTDR測定装置１はテス
トファイバｔ（テスト光導波路）の歪または温度を、そ
のテストファイバｔ中で発生したブリルアン散乱光のブ
リルアン周波数シフトから測定する装置である。即ち、
このOTDR測定装置１は、基準ファイバｓとテストファイ
バｔにおける後方レーリー散乱光の強度比をOTDR法によ
り測定する測定部と、この測定部で測定された後方レー
リー散乱光の強度比と、歪が零のときの、または温度が
予め設定した基準温度のときのブリルアン周波数シフト
との関係（以下、関係と称する）から、歪が零または
温度が基準温度のときのテストファイバｔのブリルアン
周波数シフトfb0（Ｄ）を演算で求め、そのテストファ
イバｔのブリルアン周波数シフト測定値fb（D,e）と、
上記ブリルアン周波数シフトfb0（Ｄ）の差周波数f
b（D,e）−fb0（Ｄ）から、このテストファイバｔの歪
または温度の測定値を求める演算部とから構成されてい
る。
の、または温度が基準温度のときのブリルアン周波数シ
フトfb0（Ds）とがあらかじめわかっている光導波路
（基準光導波路とする）である。OTDR測定装置１はテス
トファイバｔ（テスト光導波路）の歪または温度を、そ
のテストファイバｔ中で発生したブリルアン散乱光のブ
リルアン周波数シフトから測定する装置である。即ち、
このOTDR測定装置１は、基準ファイバｓとテストファイ
バｔにおける後方レーリー散乱光の強度比をOTDR法によ
り測定する測定部と、この測定部で測定された後方レー
リー散乱光の強度比と、歪が零のときの、または温度が
予め設定した基準温度のときのブリルアン周波数シフト
との関係（以下、関係と称する）から、歪が零または
温度が基準温度のときのテストファイバｔのブリルアン
周波数シフトfb0（Ｄ）を演算で求め、そのテストファ
イバｔのブリルアン周波数シフト測定値fb（D,e）と、
上記ブリルアン周波数シフトfb0（Ｄ）の差周波数f
b（D,e）−fb0（Ｄ）から、このテストファイバｔの歪
または温度の測定値を求める演算部とから構成されてい
る。
次に、本実施例１の動作を説明する。
本実施例では、測定に先だって、まず基準ファイバｓ
とテストファイバｔとを接続する。第１図（Ａ）はOTDR
測定装置１を基準ファイバｓ側に接続した場合を示し、
第１図（Ｂ）はこの場合のOTDR測定装置１の信号光の光
強度についての測定波形を示している。また、第１図
（ｃ）はOTDR測定装置１をテストファイバ側ｔに接続し
た場合を示し、第１図（Ｄ）はこの場合のOTDR測定装置
１の信号光の光強度についての測定波形を示している。
第１図（Ｂ），（Ｄ）において、各ファイバs,tの接続
点（第１図（Ａ），（ｃ）で×印で示す）における上記
測定波形中の信号強度（光強度）の段差は、接続損失を
表わすだけではなく、基準ファイバｓとテストファイバ
ｔの構造パラメータの違いによる後方レーリー散乱光強
度の違いも表わしている。
とテストファイバｔとを接続する。第１図（Ａ）はOTDR
測定装置１を基準ファイバｓ側に接続した場合を示し、
第１図（Ｂ）はこの場合のOTDR測定装置１の信号光の光
強度についての測定波形を示している。また、第１図
（ｃ）はOTDR測定装置１をテストファイバ側ｔに接続し
た場合を示し、第１図（Ｄ）はこの場合のOTDR測定装置
１の信号光の光強度についての測定波形を示している。
第１図（Ｂ），（Ｄ）において、各ファイバs,tの接続
点（第１図（Ａ），（ｃ）で×印で示す）における上記
測定波形中の信号強度（光強度）の段差は、接続損失を
表わすだけではなく、基準ファイバｓとテストファイバ
ｔの構造パラメータの違いによる後方レーリー散乱光強
度の違いも表わしている。
今、この接続点前後から戻ってきた信号光の強度を、
第１図（Ｂ），（Ｄ）の波形図中に示したように定義す
ると、その比は以下の式の通りとなる。
第１図（Ｂ），（Ｄ）の波形図中に示したように定義す
ると、その比は以下の式の通りとなる。
Rs＝Pst/Pss ＝αtvtStT2/αsvsSs （３） Rt＝Pts/Ptt ＝αsvsSsT2/αtvtSt （４） ここで、αはレーリー散乱損失係数、ｖは光ファイバ
中の光速、Ｓは光ファイバ中で散乱された光（レーリー
散乱光）の中で、光ファイバの導波モードとなって後方
に伝搬する光電力の割合を表す捕捉係数、Ｔは接続部の
透過率である。添字s,tはそれぞれ基準ファイバ、テス
トファイバであることを表す。上式（３）と（４）の比
をとると、 Rs/Rt＝（αtvtSt/αsvsSs）２ （５） となる。
中の光速、Ｓは光ファイバ中で散乱された光（レーリー
散乱光）の中で、光ファイバの導波モードとなって後方
に伝搬する光電力の割合を表す捕捉係数、Ｔは接続部の
透過率である。添字s,tはそれぞれ基準ファイバ、テス
トファイバであることを表す。上式（３）と（４）の比
をとると、 Rs/Rt＝（αtvtSt/αsvsSs）２ （５） となる。
さらに、以下のことが知られている。
αt/αｓ＝（0.75＋0.45Dt）／（0.75＋0.45Ds）
（６） vt/vs＝（１＋0.01Ds）／（１＋0.01Dt） （７） また簡単な計算から次式が導かれる。
（６） vt/vs＝（１＋0.01Ds）／（１＋0.01Dt） （７） また簡単な計算から次式が導かれる。
St/Ss＝Dt/Ds （８） 上式（５）と（８）から、 Rs/Rt＝｛（0.75＋0.45Dt）（１＋0.01Ds）Dt /（0.75＋0.45Ds）（１＋0.01Dt）Ds｝
２ （９） が得られる。上式（９）は、テスト光ファイバｔの比屈
折率差Dtに関する２次方程式に帰着する。従って、OTDR
測定装置１により、比Rs/Rtを測定すれば、テスト光フ
ァイバｔの比屈折率差Dtを容易に求められることがわか
る。このようにして求めたDtを上式（２）のＤに代入す
ることにより、歪が零のときのテスト光ファイバｔのブ
リルアン周波数シフトfb0（Dt）が求まる。すなわち、
上式（２），（９）から、歪が零のときのテスト光ファ
イバｔのブリルアン周波数シフトfb0（Dt）と、OTDR法
により得られる比Rs/Rtの関係（関係と称する）が得
られる。
２ （９） が得られる。上式（９）は、テスト光ファイバｔの比屈
折率差Dtに関する２次方程式に帰着する。従って、OTDR
測定装置１により、比Rs/Rtを測定すれば、テスト光フ
ァイバｔの比屈折率差Dtを容易に求められることがわか
る。このようにして求めたDtを上式（２）のＤに代入す
ることにより、歪が零のときのテスト光ファイバｔのブ
リルアン周波数シフトfb0（Dt）が求まる。すなわち、
上式（２），（９）から、歪が零のときのテスト光ファ
イバｔのブリルアン周波数シフトfb0（Dt）と、OTDR法
により得られる比Rs/Rtの関係（関係と称する）が得
られる。
この関係から得られたfb0（Dt）と、測定したテス
ト光ファイバｔのブリルアン周波数シフトfb（D,e）を
上式（１）に代入することにより、テスト光ファイバの
歪ｅを求めることができる。
ト光ファイバｔのブリルアン周波数シフトfb（D,e）を
上式（１）に代入することにより、テスト光ファイバの
歪ｅを求めることができる。
第２図は、本発明実施例１において、テストファイバ
ｔと基準光ファイバｓの比屈折率差Ｄが異なることによ
るブリルアン周波数シフトの差fb0（Ｄ）−fb0（Ds）
と、比Rs/Rtとの関係を示す図である。本図における実
線は、上式（９）および上式（２）から求めた計算値で
ある。また、黒丸は、Ｄ＝0.3％前後の標準的なファイ
バ、白丸はＤ＝0.5％前後のファイバの実際の測定値で
ある。実験では、Ｄ＝0.3％のファイバを基準光ファイ
バｓとした。本図に示すように、計算値と実験値とは良
く一致していることがわかる。この実験結果から、OTDR
法により比Rs/Rtを求めれば、テストファイバｔの比屈
折率Ｄのばらつきによるブリルアン周波数シフトの変化
を補正することが可能であり、よって、本実施例１によ
れば高精度な歪測定ができることがわかる。
ｔと基準光ファイバｓの比屈折率差Ｄが異なることによ
るブリルアン周波数シフトの差fb0（Ｄ）−fb0（Ds）
と、比Rs/Rtとの関係を示す図である。本図における実
線は、上式（９）および上式（２）から求めた計算値で
ある。また、黒丸は、Ｄ＝0.3％前後の標準的なファイ
バ、白丸はＤ＝0.5％前後のファイバの実際の測定値で
ある。実験では、Ｄ＝0.3％のファイバを基準光ファイ
バｓとした。本図に示すように、計算値と実験値とは良
く一致していることがわかる。この実験結果から、OTDR
法により比Rs/Rtを求めれば、テストファイバｔの比屈
折率Ｄのばらつきによるブリルアン周波数シフトの変化
を補正することが可能であり、よって、本実施例１によ
れば高精度な歪測定ができることがわかる。
実施例２ 以上の説明は、テスト光ファイバが１本の場合の実施
例についてであった。第３図（Ａ）〜（Ｄ）は、テスト
光ファイバｔが何本も縦方向に直列に接続されたとき、
あるいは、テスト光ファイバｔのパラメータが長手方向
に変化している場合についての本発明実施例２を説明す
る図である。今、接続点（図中、×印）前後から戻って
きた信号光の強度を、第３図（Ｂ），（Ｄ）に示したよ
うに定義すると、その比は以下の式の通りとなる。
例についてであった。第３図（Ａ）〜（Ｄ）は、テスト
光ファイバｔが何本も縦方向に直列に接続されたとき、
あるいは、テスト光ファイバｔのパラメータが長手方向
に変化している場合についての本発明実施例２を説明す
る図である。今、接続点（図中、×印）前後から戻って
きた信号光の強度を、第３図（Ｂ），（Ｄ）に示したよ
うに定義すると、その比は以下の式の通りとなる。
Rs（ｚ）＝Pst（ｚ）/Pss ＝αｔ（ｚ）vt（ｚ）St（ｚ）T2（ｚ）／αsvsSs （10） Rt（ｚ）＝Pts（ｚ）/Ptt ＝αsvsSsT2/αｔ（ｚ）vt（ｚ）St（ｚ） （11） ここで、ｚは、テスト光ファイバt1〜tnの長手方向に
沿った位置座標である。αｔ（ｚ）,vt（ｚ）,St（ｚ）
は、それぞれ、テスト光ファイバt1〜tnの着目する位置
ｚにおける、レーリー散乱損失係数，光速，捕捉係数で
ある。また、Ｔ（ｚ）は基準光ファイバｓと位置ｚ間
の、光信号の透過率を表す。上式（10），（11）と上式
（３），（４）とを比較すると、引数（ｚ）の有無の違
いがあるのみである。すなわち、実施例１で述べた議論
が、テスト光ファイバのあらゆる位置ｚで有効であるこ
とがわかる。よって、OTDR測定装置11により比Rs（ｚ）
/Rt（ｚ）を求めれば、テストファイバt1〜tnの比屈折
率差Ｄのばらつきによるブリルアン周波数シフトの変化
を、すべての位置ｚにおいて補正することが可能であ
り、よって、高精度な歪測定ができることがわかる。
沿った位置座標である。αｔ（ｚ）,vt（ｚ）,St（ｚ）
は、それぞれ、テスト光ファイバt1〜tnの着目する位置
ｚにおける、レーリー散乱損失係数，光速，捕捉係数で
ある。また、Ｔ（ｚ）は基準光ファイバｓと位置ｚ間
の、光信号の透過率を表す。上式（10），（11）と上式
（３），（４）とを比較すると、引数（ｚ）の有無の違
いがあるのみである。すなわち、実施例１で述べた議論
が、テスト光ファイバのあらゆる位置ｚで有効であるこ
とがわかる。よって、OTDR測定装置11により比Rs（ｚ）
/Rt（ｚ）を求めれば、テストファイバt1〜tnの比屈折
率差Ｄのばらつきによるブリルアン周波数シフトの変化
を、すべての位置ｚにおいて補正することが可能であ
り、よって、高精度な歪測定ができることがわかる。
以上、コアにGeO2をドープした光ファイバを例にとっ
て説明したが、他のドーパント（P2O5,F,Al2O3,B2O3,Ti
O2等）をドープした場合においても、それに対応した式
（６）および係数A,Bを使用すれば、全く同様にして高
精度な歪測定が可能である。また以上の説明では、関係
は式（２），（９）から計算により求めたが、この計
算の代わりに実験により直接求めても良いことは言うま
でもない。さらに、本発明は、光ファイバのみならず、
平面基板上に作製した光導波路の歪測定にも応用可能で
ある。
て説明したが、他のドーパント（P2O5,F,Al2O3,B2O3,Ti
O2等）をドープした場合においても、それに対応した式
（６）および係数A,Bを使用すれば、全く同様にして高
精度な歪測定が可能である。また以上の説明では、関係
は式（２），（９）から計算により求めたが、この計
算の代わりに実験により直接求めても良いことは言うま
でもない。さらに、本発明は、光ファイバのみならず、
平面基板上に作製した光導波路の歪測定にも応用可能で
ある。
以上の説明は歪の測定に限って説明してきたが、歪ｅ
を、基準温度Tsからの温度変化Ｔ−Tsに、係数Ｂを、温
度１℃当りのブリルアン周波数シフトの変化を表す係数
Ｃに、また、fb0（Ｄ）を、基準温度時のブリルアン周
波数シフトに置き換えれば、上記の説明は全て光導波路
の温度測定に関するものとなる。なお、係数Ｃは、石英
系光ファイバ素線の場合は、約1MHz/℃であることが知
られている。
を、基準温度Tsからの温度変化Ｔ−Tsに、係数Ｂを、温
度１℃当りのブリルアン周波数シフトの変化を表す係数
Ｃに、また、fb0（Ｄ）を、基準温度時のブリルアン周
波数シフトに置き換えれば、上記の説明は全て光導波路
の温度測定に関するものとなる。なお、係数Ｃは、石英
系光ファイバ素線の場合は、約1MHz/℃であることが知
られている。
以上説明したように、本発明によれば、光導波路の構
成材料の変化と、後方レーリー散乱光の反射係数の変化
の関係を利用して、OTDR法により光導波路のパラメータ
のばらつきを補正可能にしたので、光導波路の構成材料
のばらつきが存在する場合においても、光導波路の歪ま
たは温度が高精度に測定することができる効果が得られ
る。
成材料の変化と、後方レーリー散乱光の反射係数の変化
の関係を利用して、OTDR法により光導波路のパラメータ
のばらつきを補正可能にしたので、光導波路の構成材料
のばらつきが存在する場合においても、光導波路の歪ま
たは温度が高精度に測定することができる効果が得られ
る。
第１図（Ａ）〜（Ｄ）は本発明の実施例１を説明する構
成図および測定波形例を示す波形図、 第２図はOTDR法により得られる信号強度比と、ブリルア
ン周波数シフトの関係を示す特性図、 第３図（Ａ）〜（Ｄ）は本発明の実施例２を説明する構
成図および測定波形例を示す波形図である。 1,11……OTDR測定装置、 ｓ……基準光ファイバ、 t,t1,…,tn……テスト光ファイバ。
成図および測定波形例を示す波形図、 第２図はOTDR法により得られる信号強度比と、ブリルア
ン周波数シフトの関係を示す特性図、 第３図（Ａ）〜（Ｄ）は本発明の実施例２を説明する構
成図および測定波形例を示す波形図である。 1,11……OTDR測定装置、 ｓ……基準光ファイバ、 t,t1,…,tn……テスト光ファイバ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 倉嶋 利雄 東京都千代田区内幸町１丁目１番６号 日本電信電話株式会社内 (56)参考文献 特開 平１−276039（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−6725（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G01M 11/00 G01K 11/12 G01L 1/24 G01B 11/16
Claims (2)
- 【請求項１】テスト光導波路の歪または温度を、該テス
ト光導波路中で発生したブリルアン散乱光のブリルアン
周波数シフトから測定する測定方法において、 比屈折率差Dsと、歪が零のときの、または温度が基準温
度のときのブリルアン周波数シフトfb0（Ds）があらか
じめわかっている基準光導波路を用意し、 該基準光導波路と前記テスト光導波路における後方レー
リー散乱光の強度比をOTDR法により測定し、 該後方レーリー散乱光の強度比と、歪が零のときの、ま
たは温度が予め設定した基準温度のときの前記ブリルア
ン周波数シフトfb0（Ds）との関係から、歪が零のとき
の、または温度が基準温度のときの前記テスト光導波路
のブリルアン周波数シフトfb0（Ｄ）を求め、 該テスト光導波路のブリルアン周波数シフト測定値f
b（D,e）と、該ブリルアン周波数シフトfb0（Ｄ）の差
周波数fb（D,e）−fb0（Ｄ）から、該テスト光導波路の
歪または温度を求めることを特徴とする光導波路の歪ま
たは温度の測定方法。 - 【請求項２】テスト光導波路の歪または温度を、該テス
ト光導波路中で発生したブリルアン散乱光のブリルアン
周波数シフトから測定する測定装置において、 比屈折率差Dsと、歪が零のときの、または温度が基準温
度のときのブリルアン周波数シフトfb0（Ds）があらか
じめわかっている基準光導波路に接続し、 該基準光導波路と前記テスト光導波路における後方レー
リー散乱光の強度比をOTDR法により測定する測定手段
と、 該測定手段で測定された該後方レーリー散乱光の強度比
と、歪が零のときの、または温度が予め設定した基準温
度のときの前記ブリルアン周波数シフトfb0（Ds）との
関係から、歪が零のときの、または温度が基準温度のと
きの前記テスト光導波路のブリルアン周波数シフトfb0
（Ｄ）を求め、かつ該テスト光導波路のブリルアン周波
数シフト測定値fb（D,e）と、該ブリルアン周波数シフ
トfb0（Ｄ）の差周波数fb（D,e）−fb0（Ｄ）から、該
テスト光導波路の歪または温度を求める演算手段と を具備することを特徴とする光導波路の歪または温度の
測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1257123A JP2840682B2 (ja) | 1989-10-03 | 1989-10-03 | 光導波路の歪または温度の測定方法および装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1257123A JP2840682B2 (ja) | 1989-10-03 | 1989-10-03 | 光導波路の歪または温度の測定方法および装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03120437A JPH03120437A (ja) | 1991-05-22 |
| JP2840682B2 true JP2840682B2 (ja) | 1998-12-24 |
Family
ID=17302051
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1257123A Expired - Lifetime JP2840682B2 (ja) | 1989-10-03 | 1989-10-03 | 光導波路の歪または温度の測定方法および装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2840682B2 (ja) |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3122293B2 (ja) * | 1993-10-29 | 2001-01-09 | 安藤電気株式会社 | Ｏｔｄｒ測定装置 |
| JP3524431B2 (ja) | 1998-06-19 | 2004-05-10 | 岸田 欣増 | 測定装置 |
| TW500912B (en) * | 2001-11-30 | 2002-09-01 | Nat Chao Tung University Libra | Method to sense the stress and temperature distribution of fiber simultaneously |
| KR20030045248A (ko) * | 2001-12-01 | 2003-06-11 | 엘지전선 주식회사 | 광섬유를 이용한 스트레인 측정 방법 |
| EP1760424B1 (en) | 2004-06-25 | 2012-02-08 | Neubrex Co., Ltd. | Distributed optical fiber sensor |
| JP2007062778A (ja) * | 2005-08-30 | 2007-03-15 | Yoshino Kogyosho Co Ltd | 注出容器 |
| JP5322162B2 (ja) * | 2009-03-13 | 2013-10-23 | ニューブレクス株式会社 | 分布型光ファイバ圧力センサ |
| NL2007976C2 (en) | 2011-12-15 | 2013-06-18 | Draka Comteq Bv | A method for the characterization of optical properties of an optical fiber. |
| US9574949B2 (en) * | 2012-02-17 | 2017-02-21 | Roctest Ltd | Automated system and method for testing the efficacy and reliability of distributed temperature sensing systems |
| US9574911B2 (en) * | 2012-08-09 | 2017-02-21 | Corning Incorporated | Two-core optical fibers for distributed fiber sensors and systems |
| CN106197946B (zh) * | 2016-06-29 | 2018-11-23 | 富通光纤光缆（深圳）有限公司 | 一种光纤检测的方法、设备及系统 |
-
1989
- 1989-10-03 JP JP1257123A patent/JP2840682B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03120437A (ja) | 1991-05-22 |
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