JP3094925B2 - 光ファイバ歪測定装置 - Google Patents
光ファイバ歪測定装置Info
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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- G01M11/30—Testing of optical devices, constituted by fibre optics or optical waveguides
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、光ファイバへ光
パルスを入射させ、生ずる自然ブリルアン散乱光を検出
し、解析することによって光ファイバの歪みを測定する
光ファイバ歪測定装置に関する。
パルスを入射させ、生ずる自然ブリルアン散乱光を検出
し、解析することによって光ファイバの歪みを測定する
光ファイバ歪測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、光パルスを光ファイバへ入射さ
せ、光ファイバ中において生ずる自然ブリルアン散乱光
を検出して解析することにより、光ファイバの歪み等を
測定する光ファイバ歪測定装置が案出されている。自然
ブリルアン散乱光を検出して光ファイバの特性を測定す
る装置の１つとして光ファイバリングレーザを応用した
装置がある。以下、この装置について説明する。
せ、光ファイバ中において生ずる自然ブリルアン散乱光
を検出して解析することにより、光ファイバの歪み等を
測定する光ファイバ歪測定装置が案出されている。自然
ブリルアン散乱光を検出して光ファイバの特性を測定す
る装置の１つとして光ファイバリングレーザを応用した
装置がある。以下、この装置について説明する。
【０００３】図４は従来の光ファイバ歪測定装置の構成
を示すブロック図である。図４において、１０は光源で
あり、基準光周波数の連続光を出射する。１４は光方向
性結合器であり光源１０と光ファイバ１２によって接続
されている。この光方向性結合器１４は光源１０から出
射された連続光を所定の強度で２方向に分岐する。分岐
された一方の連続光は測定光と称され、光ファイバ１６
へ出射される。分岐光の他方は参照光と称され、光ファ
イバ１８へ出射される。
を示すブロック図である。図４において、１０は光源で
あり、基準光周波数の連続光を出射する。１４は光方向
性結合器であり光源１０と光ファイバ１２によって接続
されている。この光方向性結合器１４は光源１０から出
射された連続光を所定の強度で２方向に分岐する。分岐
された一方の連続光は測定光と称され、光ファイバ１６
へ出射される。分岐光の他方は参照光と称され、光ファ
イバ１８へ出射される。
【０００４】音響光学スイッチ２０は光ファイバ１６と
接続され、光ファイバを介して入射する測定光をパルス
化し、測定パルス光として出射する。この測定パルス光
は、後述する光リング回路の回路長と同一の周期（時間
換算した値）をもってパルス化される。２２は光サーキ
ュレータであり入射端、出射端、及び入出射端を有し、
非相反特性を有する。つまり、入射端から入射された光
を入出射端から出射し、入出射端から入射された光を出
射端から出射する。この光サーキュレータ２２の入射端
と音響光学スイッチ２０の出射端とは光ファイバで接続
される。
接続され、光ファイバを介して入射する測定光をパルス
化し、測定パルス光として出射する。この測定パルス光
は、後述する光リング回路の回路長と同一の周期（時間
換算した値）をもってパルス化される。２２は光サーキ
ュレータであり入射端、出射端、及び入出射端を有し、
非相反特性を有する。つまり、入射端から入射された光
を入出射端から出射し、入出射端から入射された光を出
射端から出射する。この光サーキュレータ２２の入射端
と音響光学スイッチ２０の出射端とは光ファイバで接続
される。
【０００５】光サーキュレータ２２、音響光学スイッチ
２４、光増幅器２６、光バンドパスフィルタ２８、光方
向性結合器３０、遅延用光ファイバ３２、光アイソレー
タ３４、及び被測定光ファイバ３６は順に光ファイバで
接続され光リング回路をなす。上記音響光学スイッチ２
０から出射された測定パルス光は、光サーキュレータ２
２から光リング回路へ入射する。上記音響光学スイッチ
２４は所定の時間間隔でスイッチングを行い、被測定光
ファイバ３６中において生じた自然ブリルアン後方散乱
光から被測定光ファイバ３６の所定の位置で生じた自然
ブリルアン後方散乱光のみを通過させる。
２４、光増幅器２６、光バンドパスフィルタ２８、光方
向性結合器３０、遅延用光ファイバ３２、光アイソレー
タ３４、及び被測定光ファイバ３６は順に光ファイバで
接続され光リング回路をなす。上記音響光学スイッチ２
０から出射された測定パルス光は、光サーキュレータ２
２から光リング回路へ入射する。上記音響光学スイッチ
２４は所定の時間間隔でスイッチングを行い、被測定光
ファイバ３６中において生じた自然ブリルアン後方散乱
光から被測定光ファイバ３６の所定の位置で生じた自然
ブリルアン後方散乱光のみを通過させる。
【０００６】光増幅器２６は音響光学スイッチ２４を通
過した自然ブリルアン散乱光に対して光リング回路中の
光伝搬損失を補償する程度の増幅を与える。光バンドパ
スフィルタ２８は、光増幅器２６で生じた自然放出光や
励起光を除去し、自然ブリルアン後方散乱光のみを通過
させる。光方向性結合器３０は、光バンドパスフィルタ
２８から出射された自然ブリルアン後方散乱光を所定の
強度比で分岐し、一方の分岐光を光リング回路外へ出射
するとともに他方の分岐光を遅延用光ファイバ３２へ出
射する。遅延用光ファイバ３２は所定の遅延時間だけ自
然ブリルアン後方散乱光を遅延する。
過した自然ブリルアン散乱光に対して光リング回路中の
光伝搬損失を補償する程度の増幅を与える。光バンドパ
スフィルタ２８は、光増幅器２６で生じた自然放出光や
励起光を除去し、自然ブリルアン後方散乱光のみを通過
させる。光方向性結合器３０は、光バンドパスフィルタ
２８から出射された自然ブリルアン後方散乱光を所定の
強度比で分岐し、一方の分岐光を光リング回路外へ出射
するとともに他方の分岐光を遅延用光ファイバ３２へ出
射する。遅延用光ファイバ３２は所定の遅延時間だけ自
然ブリルアン後方散乱光を遅延する。
【０００７】光アイソレータ３４は遅延用光ファイバ３
２から出射された自然ブリルアン後方散乱光を被測定光
ファイバ３６へ入射させ、被測定光ファイバ３６から出
射される測定パルス光を遅延用光ファイバ３２へ入射さ
せない。つまり、光アイソレータ３４は、図中の光リン
グ回路において反時計回りには光信号を周回させるが、
時計回りには光信号を周回させない。被測定光ファイバ
３６は歪みの測定が行われる光ファイバである。
２から出射された自然ブリルアン後方散乱光を被測定光
ファイバ３６へ入射させ、被測定光ファイバ３６から出
射される測定パルス光を遅延用光ファイバ３２へ入射さ
せない。つまり、光アイソレータ３４は、図中の光リン
グ回路において反時計回りには光信号を周回させるが、
時計回りには光信号を周回させない。被測定光ファイバ
３６は歪みの測定が行われる光ファイバである。
【０００８】前述した光方向性結合器１４及び光方向性
結合器４０、光方向性結合器３０及び光方向性結合器４
０はそれぞれ光ファイバ１８及び光ファイバ３８によっ
て接続され、参照光及び自然ブリルアン後方散乱光が光
方向性結合器４０へ入射されて合波される。４２は受光
回路であり、光方向性結合器４０から出射された合波光
を受光して電気信号に変換する。４４は電気スペクトラ
ムアナライザであり受光回路４２から出力される電気信
号に基づいて被測定光ファイバ３６の所定の位置の歪み
量を測定する。
結合器４０、光方向性結合器３０及び光方向性結合器４
０はそれぞれ光ファイバ１８及び光ファイバ３８によっ
て接続され、参照光及び自然ブリルアン後方散乱光が光
方向性結合器４０へ入射されて合波される。４２は受光
回路であり、光方向性結合器４０から出射された合波光
を受光して電気信号に変換する。４４は電気スペクトラ
ムアナライザであり受光回路４２から出力される電気信
号に基づいて被測定光ファイバ３６の所定の位置の歪み
量を測定する。
【０００９】上記構成において、光源１０から連続光が
出射されると光ファイバ１２を介して光方向性結合器１
４へ入射される。光方向性結合器１４へ入射された連続
光は測定光と参照光とに分岐される。測定光は音響光学
スイッチ２０においてパルス化され、測定パルス光に変
換される。この測定パルス光は光サーキュレータ２２へ
入射され、光リング回路の被測定光ファイバ３６中を反
時計方向に伝搬する。被測定光ファイバ３６中を伝搬し
ているとき自然ブリルアン後方散乱光が生じ、この自然
ブリルアン後方散乱光は光リング回路を反時計方向に伝
搬し、光サーキュレータ２２の入出力端へ入射する。一
方、被測定光ファイバ３６中を伝搬し、光アイソレータ
３４へ達した測定パルス光は光アイソレータ３４を通過
できない。
出射されると光ファイバ１２を介して光方向性結合器１
４へ入射される。光方向性結合器１４へ入射された連続
光は測定光と参照光とに分岐される。測定光は音響光学
スイッチ２０においてパルス化され、測定パルス光に変
換される。この測定パルス光は光サーキュレータ２２へ
入射され、光リング回路の被測定光ファイバ３６中を反
時計方向に伝搬する。被測定光ファイバ３６中を伝搬し
ているとき自然ブリルアン後方散乱光が生じ、この自然
ブリルアン後方散乱光は光リング回路を反時計方向に伝
搬し、光サーキュレータ２２の入出力端へ入射する。一
方、被測定光ファイバ３６中を伝搬し、光アイソレータ
３４へ達した測定パルス光は光アイソレータ３４を通過
できない。
【００１０】光サーキュレータ２２へ入射した自然ブリ
ルアン後方散乱光は出射端から出射され、音響光学スイ
ッチ２４へ入射し、この音響光学スイッチ２４によって
被測定光ファイバ３６の所定の位置で生じた自然ブリル
アン後方散乱光のみが取り出され、取り出された自然ブ
リルアン後方散乱光のみが出射される。音響光学スイッ
チ２４から出射された自然ブリルアン後方散乱光は光増
幅器２６において所定の増幅率で増幅され信号光として
出射される。
ルアン後方散乱光は出射端から出射され、音響光学スイ
ッチ２４へ入射し、この音響光学スイッチ２４によって
被測定光ファイバ３６の所定の位置で生じた自然ブリル
アン後方散乱光のみが取り出され、取り出された自然ブ
リルアン後方散乱光のみが出射される。音響光学スイッ
チ２４から出射された自然ブリルアン後方散乱光は光増
幅器２６において所定の増幅率で増幅され信号光として
出射される。
【００１１】光増幅器２６から出射された信号光は光バ
ンドパスフィルタ２８へ入射し、光増幅器２６で生じた
自然放出光や励起光が除去され自然ブリルアン後方散乱
光のみが出射される。光バンドパスフィルタ２８から出
射された自然ブリルアン後方散乱光の一部は、方光向性
結合器３０、遅延用光ファイバ３２、及び光アイソレー
タ３４を介して被測定光ファイバ３６へ入射する。ま
た、光サーキュレータ２２を介して光リング回路へ入射
された測定パルス光が被測定光ファイバ３６中を時計回
りに伝搬しており、この測定パルス光と上記光アイソレ
ータ３４を介して入射された自然ブリルアン後方散乱光
とが合波される。合波された光の周波数差はブリルアン
周波数シフトに一致しているため、ブリルアン増幅が生
じ、合波された位置において自然ブリルアン後方散乱光
が増幅される。光リング回路内では上述した動作が順次
繰り返され、被測定光ファイバ３６の所定位置で生じた
自然ブリルアン後方散乱光のみが増幅される。
ンドパスフィルタ２８へ入射し、光増幅器２６で生じた
自然放出光や励起光が除去され自然ブリルアン後方散乱
光のみが出射される。光バンドパスフィルタ２８から出
射された自然ブリルアン後方散乱光の一部は、方光向性
結合器３０、遅延用光ファイバ３２、及び光アイソレー
タ３４を介して被測定光ファイバ３６へ入射する。ま
た、光サーキュレータ２２を介して光リング回路へ入射
された測定パルス光が被測定光ファイバ３６中を時計回
りに伝搬しており、この測定パルス光と上記光アイソレ
ータ３４を介して入射された自然ブリルアン後方散乱光
とが合波される。合波された光の周波数差はブリルアン
周波数シフトに一致しているため、ブリルアン増幅が生
じ、合波された位置において自然ブリルアン後方散乱光
が増幅される。光リング回路内では上述した動作が順次
繰り返され、被測定光ファイバ３６の所定位置で生じた
自然ブリルアン後方散乱光のみが増幅される。
【００１２】増幅された自然ブリルアン後方散乱光の一
部は光方向性結合器３０から出射され、光方向性光結合
器４０において、光方向性光結合器１４から出射される
参照光と合波される。光方向性光結合器４０から出射さ
れる合波光は受光回路４２において受光され、電気信号
に変換される。受光回路４２から出力される電気信号に
基づいて電気スペクトラムアナライザ４４は被測定光フ
ァイバ３６の所定の位置の歪み量を測定する。
部は光方向性結合器３０から出射され、光方向性光結合
器４０において、光方向性光結合器１４から出射される
参照光と合波される。光方向性光結合器４０から出射さ
れる合波光は受光回路４２において受光され、電気信号
に変換される。受光回路４２から出力される電気信号に
基づいて電気スペクトラムアナライザ４４は被測定光フ
ァイバ３６の所定の位置の歪み量を測定する。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の光フ
ァイバ歪測定装置においては、被測定光ファイバ３６か
ら出射される自然ブリルアン後方散乱光のうち、光リン
グ回路内の音響光学スイッチ２４によって切り出される
タイミングにおける自然ブリルアン後方散乱光のみが受
光回路４２で検出されるため、被測定光ファイバ３６の
所定の位置のみの歪みしか測定できないという問題があ
った。また、参照光と光リング回路から出射される自然
ブリルアン後方散乱光との合成光の周波数帯域が約１０
〜１２ＧＨｚと高く、受光回路４２での検出が容易では
ないという問題があった。さらに、測定パルス光の周期
でもある光リング回路の回路長の測定ができないため音
響スイッチ２０の測定パルス光を出射する周期を設定し
た後に光リング回路の回路長を調整する必要があり、極
めて面倒であるという問題があった。
ァイバ歪測定装置においては、被測定光ファイバ３６か
ら出射される自然ブリルアン後方散乱光のうち、光リン
グ回路内の音響光学スイッチ２４によって切り出される
タイミングにおける自然ブリルアン後方散乱光のみが受
光回路４２で検出されるため、被測定光ファイバ３６の
所定の位置のみの歪みしか測定できないという問題があ
った。また、参照光と光リング回路から出射される自然
ブリルアン後方散乱光との合成光の周波数帯域が約１０
〜１２ＧＨｚと高く、受光回路４２での検出が容易では
ないという問題があった。さらに、測定パルス光の周期
でもある光リング回路の回路長の測定ができないため音
響スイッチ２０の測定パルス光を出射する周期を設定し
た後に光リング回路の回路長を調整する必要があり、極
めて面倒であるという問題があった。
【００１４】本発明は上記事情に鑑みてなされたもので
あり、被測定光ファイバの任意の距離の歪み量及び距離
歪み分布の検出ができ、かつ後方散乱光の検出を容易と
するとともに、光リング回路の回路長を測定することが
できる光ファイバ歪測定装置を提供することを目的とす
る。
あり、被測定光ファイバの任意の距離の歪み量及び距離
歪み分布の検出ができ、かつ後方散乱光の検出を容易と
するとともに、光リング回路の回路長を測定することが
できる光ファイバ歪測定装置を提供することを目的とす
る。
【００１５】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に請求項１記載の発明は、基準周波数の連続光を出射す
る光源と、前記連続光を測定光と参照光とに分岐して出
射する第１の光方向性結合手段と、前記測定光を所定周
期でパルス化し、測定パルス光として出射する第１のパ
ルス化手段と、歪み測定の対象となる被測定光ファイ
バ、前記測定パルス光を前記被測定光ファイバへ出射す
ると共に、該被測定光ファイバ内で発生した後方散乱光
を出射する光周回手段、前記光周回手段から出射された
後方散乱光を増幅する光増幅手段、前記光増幅手段によ
り増幅された後方散乱光から、前記光増幅手段で発生し
た雑音成分を除去し、信号成分のみを通過させる光雑音
除去手段、前記光雑音除去手段から出射された後方散乱
光を、２つに分岐して出射する第２の光方向性結合手
段、前記第２の光方向性結合手段から出射された一方の
後方散乱光に遅延を与える遅延手段、及び前記遅延手段
から出射された後方散乱光を前記被測定光ファイバに出
射すると共に、前記被測定光ファイバを通過した前記測
定パルス光を遮断する光絶縁手段からなり、前記パルス
化手段のパルス出射周期がその回路長により定まる光リ
ング回路と、前記第１の光方向性結合手段から出射され
た参照光の光周波数を周期的に変化させた参照パルス列
を出射する光周波数変換手段と、前記参照パルス列を所
定の時点でパルス化してサンプリングパルスとして出射
する第２のパルス化手段と、前記第２の光方向性結合手
段から出射された他方の後方散乱光と、前記サンプリン
グパルスとを合波し、合波光を出射する第３の光方向性
結合手段と、前記第３の光方向性結合手段から出射され
た合波光をヘテロダイン受信し電気信号に変換する受光
手段と、前記受光手段から出力された電気信号に基づい
て、前記被測定光ファイバの歪みを測定する信号処理手
段とを具備することを特徴とする。請求項２記載の発明
は、請求項１項記載の光ファイバ歪測定装置において、
前記信号処理手段は、前記電気信号を増幅する増幅部
と、前記増幅された電気信号から信号成分のみを通過さ
せるフィルタと、前記電気信号をディジタル信号に変換
するＡ／Ｄ変換部と、前記ディジタル信号に所要の処理
を施し歪みを求める信号処理部とを具備することを特徴
とする。請求項３記載の発明は、請求項１記載の光ファ
イバ歪測定装置において、前記第２のパルス化手段は前
記参照パルス列に対して任意の時点でパルス化を行える
ことを特徴とする。請求項４記載の発明は、請求項１記
載の光ファイバ歪測定装置において、前記第２の光方向
性結合手段は前記光リング回路に光信号を導く入射端を
有し、前記第１のパルス化手段と前記光周回手段との間
に設けられ、前記第１のパルス化手段から出射された測
定パルス光を前記第２の光方向性結合手段の入射端へ出
射するスイッチ手段を具備し、前記信号処理手段は、前
記スイッチ手段から出射され前記光リング回路を周回せ
ずに前記第２の方向性結合手段及び第３の方向性結合手
段を介して出射された測定パルス光に基づいて前記受光
手段から出力される電気信号と、前記光リング回路を周
回して前記第２の方向性結合手段及び第３の方向性結合
手段を介して出射された測定パルス光に基づいて前記受
光手段から出力される電気信号との時間差から前記光リ
ング回路の回路長を算出することを特徴とする。請求項
５記載の発明は、請求項４記載の光ファイバ歪測定装置
において、前記スイッチ手段は前記第１の光方向性結合
手段から出射される測定パルス光を前記光周回手段へ出
射するか又は前記第２の光方向性結合手段の入射端へ出
射するかを切り替えられることを特徴とする。
に請求項１記載の発明は、基準周波数の連続光を出射す
る光源と、前記連続光を測定光と参照光とに分岐して出
射する第１の光方向性結合手段と、前記測定光を所定周
期でパルス化し、測定パルス光として出射する第１のパ
ルス化手段と、歪み測定の対象となる被測定光ファイ
バ、前記測定パルス光を前記被測定光ファイバへ出射す
ると共に、該被測定光ファイバ内で発生した後方散乱光
を出射する光周回手段、前記光周回手段から出射された
後方散乱光を増幅する光増幅手段、前記光増幅手段によ
り増幅された後方散乱光から、前記光増幅手段で発生し
た雑音成分を除去し、信号成分のみを通過させる光雑音
除去手段、前記光雑音除去手段から出射された後方散乱
光を、２つに分岐して出射する第２の光方向性結合手
段、前記第２の光方向性結合手段から出射された一方の
後方散乱光に遅延を与える遅延手段、及び前記遅延手段
から出射された後方散乱光を前記被測定光ファイバに出
射すると共に、前記被測定光ファイバを通過した前記測
定パルス光を遮断する光絶縁手段からなり、前記パルス
化手段のパルス出射周期がその回路長により定まる光リ
ング回路と、前記第１の光方向性結合手段から出射され
た参照光の光周波数を周期的に変化させた参照パルス列
を出射する光周波数変換手段と、前記参照パルス列を所
定の時点でパルス化してサンプリングパルスとして出射
する第２のパルス化手段と、前記第２の光方向性結合手
段から出射された他方の後方散乱光と、前記サンプリン
グパルスとを合波し、合波光を出射する第３の光方向性
結合手段と、前記第３の光方向性結合手段から出射され
た合波光をヘテロダイン受信し電気信号に変換する受光
手段と、前記受光手段から出力された電気信号に基づい
て、前記被測定光ファイバの歪みを測定する信号処理手
段とを具備することを特徴とする。請求項２記載の発明
は、請求項１項記載の光ファイバ歪測定装置において、
前記信号処理手段は、前記電気信号を増幅する増幅部
と、前記増幅された電気信号から信号成分のみを通過さ
せるフィルタと、前記電気信号をディジタル信号に変換
するＡ／Ｄ変換部と、前記ディジタル信号に所要の処理
を施し歪みを求める信号処理部とを具備することを特徴
とする。請求項３記載の発明は、請求項１記載の光ファ
イバ歪測定装置において、前記第２のパルス化手段は前
記参照パルス列に対して任意の時点でパルス化を行える
ことを特徴とする。請求項４記載の発明は、請求項１記
載の光ファイバ歪測定装置において、前記第２の光方向
性結合手段は前記光リング回路に光信号を導く入射端を
有し、前記第１のパルス化手段と前記光周回手段との間
に設けられ、前記第１のパルス化手段から出射された測
定パルス光を前記第２の光方向性結合手段の入射端へ出
射するスイッチ手段を具備し、前記信号処理手段は、前
記スイッチ手段から出射され前記光リング回路を周回せ
ずに前記第２の方向性結合手段及び第３の方向性結合手
段を介して出射された測定パルス光に基づいて前記受光
手段から出力される電気信号と、前記光リング回路を周
回して前記第２の方向性結合手段及び第３の方向性結合
手段を介して出射された測定パルス光に基づいて前記受
光手段から出力される電気信号との時間差から前記光リ
ング回路の回路長を算出することを特徴とする。請求項
５記載の発明は、請求項４記載の光ファイバ歪測定装置
において、前記スイッチ手段は前記第１の光方向性結合
手段から出射される測定パルス光を前記光周回手段へ出
射するか又は前記第２の光方向性結合手段の入射端へ出
射するかを切り替えられることを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の一
実施形態による光ファイバ歪測定装置について説明す
る。図１は本発明の一実施形態による光ファイバ歪測定
装置の構成を示すブロック図である。
実施形態による光ファイバ歪測定装置について説明す
る。図１は本発明の一実施形態による光ファイバ歪測定
装置の構成を示すブロック図である。
【００１７】図１において、１００は基準光周波数の連
続光を出射する光源であり、例えばＡＴＣ（自動温度制
御）装置を備えた発振波長が１．５５μｍ帯のＭＱＷ−
ＤＦＢ−ＬＤ（Multi-Quantum Well Distributed Feedb
ack Laser Diode）である。１０２は光方向性結合器で
あり１入射端及び２出射端を有する。この入射端は光源
１００と光ファイバによって接続され、光源１００から
出射された連続光が入射される。この光方向性結合器１
０２は入射された連続光を所定の強度をもって２つの分
岐光に分岐する。この分岐光の一方は測定光と称され、
光ファイバ１０４へ出射される。また、他方は参照光と
称され、光ファイバ１０６へ出射される。
続光を出射する光源であり、例えばＡＴＣ（自動温度制
御）装置を備えた発振波長が１．５５μｍ帯のＭＱＷ−
ＤＦＢ−ＬＤ（Multi-Quantum Well Distributed Feedb
ack Laser Diode）である。１０２は光方向性結合器で
あり１入射端及び２出射端を有する。この入射端は光源
１００と光ファイバによって接続され、光源１００から
出射された連続光が入射される。この光方向性結合器１
０２は入射された連続光を所定の強度をもって２つの分
岐光に分岐する。この分岐光の一方は測定光と称され、
光ファイバ１０４へ出射される。また、他方は参照光と
称され、光ファイバ１０６へ出射される。
【００１８】音響光学スイッチ１０８は外部の制御装置
（図示省略）から入力される制御信号に従って光方向性
結合器１０２から出射された測定光を測定パルス光に変
換する。光スイッチ１１０は入射端及び２つの出射端を
有する。この入射端には音響光学スイッチ１０８から出
射された測定パルス光が入射され、上記制御装置の制御
に従って出射端を切り替える。つまり、光スイッチ１１
０は入射された測定パルス光を上記制御装置の制御信号
に従って何れか一方の出射端から出射する。
（図示省略）から入力される制御信号に従って光方向性
結合器１０２から出射された測定光を測定パルス光に変
換する。光スイッチ１１０は入射端及び２つの出射端を
有する。この入射端には音響光学スイッチ１０８から出
射された測定パルス光が入射され、上記制御装置の制御
に従って出射端を切り替える。つまり、光スイッチ１１
０は入射された測定パルス光を上記制御装置の制御信号
に従って何れか一方の出射端から出射する。
【００１９】光サーキュレータ１１２、光増幅器１１
４、光バンドパスフィルタ１１６、光方向性結合器１１
８、遅延用光ファイバ１２０、光アイソレータ１２２、
及び被測定光ファイバ１２４は光リング回路をなす。こ
の光リング回路が図４に示された光リング回路と異なる
点は、図４中の音響光学スイッチ２４が省略された点
と、光スイッチ１１０の一方の出射端が光方向性結合器
１１８の一方の入射端と接続されている点である。
４、光バンドパスフィルタ１１６、光方向性結合器１１
８、遅延用光ファイバ１２０、光アイソレータ１２２、
及び被測定光ファイバ１２４は光リング回路をなす。こ
の光リング回路が図４に示された光リング回路と異なる
点は、図４中の音響光学スイッチ２４が省略された点
と、光スイッチ１１０の一方の出射端が光方向性結合器
１１８の一方の入射端と接続されている点である。
【００２０】光サーキュレータ１１２は入射端、入出射
端、及び出射端を有し、入射端から入射された測定パル
ス光を入出射端から出射し、入出射端に入射された自然
ブリルアン後方散乱光を出射端から出射する。この光サ
ーキュレータ１１２の入射端には光スイッチ１１０の他
方の出射端が接続される。上記光増幅器１１４は入射さ
れた自然ブリルアン後方散乱光を増幅するためのもので
あり、例えばＥｒ3+ドープファイバ及び励起光源である
発振波長が１．４８μｍの半導体レーザダイオード等か
ら構成される。また、上記光バンドパスフィルタ１１６
は、被測定光ファイバ１２４において生ずる自然ブリル
アン後方散乱光の波長を中心波長として５ｎｍの光通過
帯域を有する。
端、及び出射端を有し、入射端から入射された測定パル
ス光を入出射端から出射し、入出射端に入射された自然
ブリルアン後方散乱光を出射端から出射する。この光サ
ーキュレータ１１２の入射端には光スイッチ１１０の他
方の出射端が接続される。上記光増幅器１１４は入射さ
れた自然ブリルアン後方散乱光を増幅するためのもので
あり、例えばＥｒ3+ドープファイバ及び励起光源である
発振波長が１．４８μｍの半導体レーザダイオード等か
ら構成される。また、上記光バンドパスフィルタ１１６
は、被測定光ファイバ１２４において生ずる自然ブリル
アン後方散乱光の波長を中心波長として５ｎｍの光通過
帯域を有する。
【００２１】１１８は光方向性結合器であり、２入射端
２出射端を有し、２入射端各々には光スイッチ１１０の
他方の出射端及び光バンドパスフィルタ１１６の出射端
が光ファイバによって接続される。光方向性結合器１１
８は各々の入射端から入射された光信号の何れか一方を
所定の強度比で分岐し、一方の分岐光を光リング回路外
へ出射し、他方の分岐光を遅延用光ファイバ１２０へ出
射する。遅延光ファイバ１２０は入射された合波光に所
定の遅延を与える。この遅延用光ファイバ１２０の長さ
は音響光学スイッチ１０８から出射される測定パルス光
の周期等によって適宜設定される。その遅延量は光リン
グ回路内を光信号が伝搬する時間に関係し、前述の光サ
ーキュレータ１１２から繰り返し入射される測定パルス
光の入射周期と光リング回路を１周伝搬するのに要する
伝搬時間とが一致する遅延量である。
２出射端を有し、２入射端各々には光スイッチ１１０の
他方の出射端及び光バンドパスフィルタ１１６の出射端
が光ファイバによって接続される。光方向性結合器１１
８は各々の入射端から入射された光信号の何れか一方を
所定の強度比で分岐し、一方の分岐光を光リング回路外
へ出射し、他方の分岐光を遅延用光ファイバ１２０へ出
射する。遅延光ファイバ１２０は入射された合波光に所
定の遅延を与える。この遅延用光ファイバ１２０の長さ
は音響光学スイッチ１０８から出射される測定パルス光
の周期等によって適宜設定される。その遅延量は光リン
グ回路内を光信号が伝搬する時間に関係し、前述の光サ
ーキュレータ１１２から繰り返し入射される測定パルス
光の入射周期と光リング回路を１周伝搬するのに要する
伝搬時間とが一致する遅延量である。
【００２２】光アイソレータ１２２は遅延用光ファイバ
１２０から出射された光信号を被測定光ファイバ１２４
へ入射させ、被測定光ファイバ１２４から出射された測
定パルス光を遅延用光ファイバ１２０へ入射させない。
つまり、光アイソレータ１２２は、図中において反時計
回りには光信号を周回させるが、時計回りには光信号を
周回させない。被測定光ファイバ１２４は歪みの測定の
対象となる光ファイバである。
１２０から出射された光信号を被測定光ファイバ１２４
へ入射させ、被測定光ファイバ１２４から出射された測
定パルス光を遅延用光ファイバ１２０へ入射させない。
つまり、光アイソレータ１２２は、図中において反時計
回りには光信号を周回させるが、時計回りには光信号を
周回させない。被測定光ファイバ１２４は歪みの測定の
対象となる光ファイバである。
【００２３】また、前述した光方向性結合器１０２に接
続された光ファイバ１０６は音響光学スイッチ１３０と
接続されている。音響光学スイッチ１３０は所定の周期
をもって参照光のパルス化を行い、参照パルス光を出射
する。１３２は入射する参照パルス光の光周波数を変換
する周波数変換部である。以下、図２を参照して周波数
変換部１３２の説明を行う。
続された光ファイバ１０６は音響光学スイッチ１３０と
接続されている。音響光学スイッチ１３０は所定の周期
をもって参照光のパルス化を行い、参照パルス光を出射
する。１３２は入射する参照パルス光の光周波数を変換
する周波数変換部である。以下、図２を参照して周波数
変換部１３２の説明を行う。
【００２４】図２は図１中の周波数変換部１３２の構成
を示すブロック図である。図２において、２００は音響
光学スイッチ１３０から出射される参照パルス光が入射
される光入射端である。２０２は２入射端及び１出射端
を有する光合波器であり、２つの入射端それぞれから入
射する光を合波して出射端から出射する。この光合波器
２０２の一方の入射端には上記光入射端２００へ入射さ
れる参照パルス光が導かれ、他方の入射端には後述する
光分岐器２１２から出射される分岐光の一方が入射され
る。
を示すブロック図である。図２において、２００は音響
光学スイッチ１３０から出射される参照パルス光が入射
される光入射端である。２０２は２入射端及び１出射端
を有する光合波器であり、２つの入射端それぞれから入
射する光を合波して出射端から出射する。この光合波器
２０２の一方の入射端には上記光入射端２００へ入射さ
れる参照パルス光が導かれ、他方の入射端には後述する
光分岐器２１２から出射される分岐光の一方が入射され
る。
【００２５】２０４は光合波器２０２から出射された合
波光を増幅する光ファイバアンプ部である。２０６は入
射される光信号を所定時間遅延させる遅延光ファイバで
ある。この遅延用光ファイバ２０６の遅延時間は光入射
端２００へ入射される参照パルス光のパルス幅に応じて
設定される。２０８は光バンドパスフィルタであり、所
定の波長を中心波長として、例えば５ｎｍの光通過帯域
を有する。この光バンドパスフィルタ２０８の中心波長
は、例えば図１中の光源１００から出射される連続光の
波長を設定しても良い。２１０は光周波数シフタであ
り、発振周波数が１２０〜１２２ＭＨｚであるＲＦ発振
器が設けられている。この周波数シフタ２１０は外部か
ら入力される制御信号に基づいて、入射される光の周波
数を上記ＲＦ発振器の発振周波数と同一の周波数分だけ
シフトさせる。
波光を増幅する光ファイバアンプ部である。２０６は入
射される光信号を所定時間遅延させる遅延光ファイバで
ある。この遅延用光ファイバ２０６の遅延時間は光入射
端２００へ入射される参照パルス光のパルス幅に応じて
設定される。２０８は光バンドパスフィルタであり、所
定の波長を中心波長として、例えば５ｎｍの光通過帯域
を有する。この光バンドパスフィルタ２０８の中心波長
は、例えば図１中の光源１００から出射される連続光の
波長を設定しても良い。２１０は光周波数シフタであ
り、発振周波数が１２０〜１２２ＭＨｚであるＲＦ発振
器が設けられている。この周波数シフタ２１０は外部か
ら入力される制御信号に基づいて、入射される光の周波
数を上記ＲＦ発振器の発振周波数と同一の周波数分だけ
シフトさせる。
【００２６】２１２は１入射端及び２出射端を有する光
分岐器であり、入射端から入射した光信号を所定の強度
比で分岐して２出射端各々から出射する。この光分岐器
２１２から出射される分岐光の内、一方の分岐光は光合
波器２０２の一方の入射端へ導かれる。また、光分岐器
２１２から出射される他方の分岐光は光出射端２１４か
ら出射される。
分岐器であり、入射端から入射した光信号を所定の強度
比で分岐して２出射端各々から出射する。この光分岐器
２１２から出射される分岐光の内、一方の分岐光は光合
波器２０２の一方の入射端へ導かれる。また、光分岐器
２１２から出射される他方の分岐光は光出射端２１４か
ら出射される。
【００２７】上記のように、光合波器２０２、光ファイ
バアンプ部２０４、遅延光ファイバ２０６、光バンドパ
スフィルタ２０８、光周波数シフタ２１０、及び光分岐
器２１２により光ループＲが形成されている。尚、この
光ループＲのループ長（ここでいうループ長は物理的な
長さではなく、光学長である）は、遅延光ファイバ２０
６によって、参照パルス光のパルス幅と同一又はそれ以
上に設定されている。尚、以下においては周波数変換部
１３２から出射される分岐光を参照パルス列と称する。
バアンプ部２０４、遅延光ファイバ２０６、光バンドパ
スフィルタ２０８、光周波数シフタ２１０、及び光分岐
器２１２により光ループＲが形成されている。尚、この
光ループＲのループ長（ここでいうループ長は物理的な
長さではなく、光学長である）は、遅延光ファイバ２０
６によって、参照パルス光のパルス幅と同一又はそれ以
上に設定されている。尚、以下においては周波数変換部
１３２から出射される分岐光を参照パルス列と称する。
【００２８】図１において、１３４は音響光学スイッチ
であり、前述した制御装置から出力される制御信号に従
って周波数変換部１３２の光出射端２１４から出射され
る参照パルス列のパルス化を行う。１３６は２入射端２
出射端を有する光方向性結合器である。光方向性結合器
１３６の各々の入射端には音響光学スイッチ１３４及び
光方向性結合器１１８の一方の出射端が接続され、各々
の入射端から入射される光信号を合波して２つの分岐光
に分岐する。１３８は光−電気変換部であり入射される
２つの分岐光に対してヘテロダイン検波を行って電気信
号に変換する。１４０は増幅器であり、入力された電気
信号を増幅する。１４２はフィルタであり、雑音成分を
除去し、信号成分のみを通過させる。１４４は入力され
たアナログ信号をディジタル信号に変換するアナログ−
ディジタル変換部（以下、Ａ／Ｄ変換部と称する）であ
る。１４６は信号処理部であり、供給された電気信号に
加算処理、平均処理等の所定の処理を施し、被測定光フ
ァイバの歪み量を測定する。
であり、前述した制御装置から出力される制御信号に従
って周波数変換部１３２の光出射端２１４から出射され
る参照パルス列のパルス化を行う。１３６は２入射端２
出射端を有する光方向性結合器である。光方向性結合器
１３６の各々の入射端には音響光学スイッチ１３４及び
光方向性結合器１１８の一方の出射端が接続され、各々
の入射端から入射される光信号を合波して２つの分岐光
に分岐する。１３８は光−電気変換部であり入射される
２つの分岐光に対してヘテロダイン検波を行って電気信
号に変換する。１４０は増幅器であり、入力された電気
信号を増幅する。１４２はフィルタであり、雑音成分を
除去し、信号成分のみを通過させる。１４４は入力され
たアナログ信号をディジタル信号に変換するアナログ−
ディジタル変換部（以下、Ａ／Ｄ変換部と称する）であ
る。１４６は信号処理部であり、供給された電気信号に
加算処理、平均処理等の所定の処理を施し、被測定光フ
ァイバの歪み量を測定する。
【００２９】次に本発明の一実施形態による光ファイバ
歪測定装置の動作を説明する。 〔被測定光ファイバ１２４の歪み測定時の動作〕図３は
本発明の一実施形態による光ファイバ歪測定装置の歪み
測定時の各部の信号を示す図である。尚、図３中におい
て横軸は時間軸を示している。また、被測定光ファイバ
１２４の歪み測定時においては、光スイッチ１１０は入
射された測定パルス光を光サーキュレータ１１２へ出射
するよう設定される。
歪測定装置の動作を説明する。 〔被測定光ファイバ１２４の歪み測定時の動作〕図３は
本発明の一実施形態による光ファイバ歪測定装置の歪み
測定時の各部の信号を示す図である。尚、図３中におい
て横軸は時間軸を示している。また、被測定光ファイバ
１２４の歪み測定時においては、光スイッチ１１０は入
射された測定パルス光を光サーキュレータ１１２へ出射
するよう設定される。
【００３０】光源１００から出射された連続光は光方向
性結合器１０２において分岐され、音響光学スイッチ１
０８，１３０へ測定光及び参照光としてそれぞれ出射さ
れる。この連続光の周波数をｆ0とする。音響光学スイ
ッチ１０８に入射された測定光はパルス化され、光リン
グ回路を１周周回するのに要する時間を周期とする周期
Ｔを有する測定パルス光に変換される（図３（ａ），
（ｂ）参照。図３（ｂ）は図３（ａ）の拡大図であ
る。）。尚、測定パルス光のパルス幅は所定の時間幅に
設定される。
性結合器１０２において分岐され、音響光学スイッチ１
０８，１３０へ測定光及び参照光としてそれぞれ出射さ
れる。この連続光の周波数をｆ0とする。音響光学スイ
ッチ１０８に入射された測定光はパルス化され、光リン
グ回路を１周周回するのに要する時間を周期とする周期
Ｔを有する測定パルス光に変換される（図３（ａ），
（ｂ）参照。図３（ｂ）は図３（ａ）の拡大図であ
る。）。尚、測定パルス光のパルス幅は所定の時間幅に
設定される。
【００３１】音響光学スイッチ１０８から出射された測
定パルス光は光スイッチ１１０に入射される。測定時に
おいては光スイッチ１１０は入射された測定パルス光を
光サーキュレータ１１２へ出射するよう設定されている
ので、測定パルス光は光サーキュレータ１１２へ出射さ
れる。光サーキュレータ１１２へ入射された測定パルス
光はその入出射端から出射されて被測定光ファイバ１２
４へ入射し、被測定光ファイバ１２４中を伝搬する。測
定パルス光が被測定光ファイバ１２４中を伝搬している
とき、被測定光ファイバ１２４内全てにわたり自然ブリ
ルアン後方散乱光が生じる。この自然ブリルアン後方散
乱光は１０〜１２ＧＨｚの周波数シフトｆbを伴う。つ
まり、自然ブリルアン後方散乱光の周波数はｆ0＋ｆbで
ある。この自然ブリルアン後方散乱光は光サーキュレー
タ１１２の入出力端へ入射する。一方、被測定光ファイ
バ１２４中を伝搬し、光アイソレータ１２２へ達した測
定パルス光は光アイソレータ１２２を通過できない。
定パルス光は光スイッチ１１０に入射される。測定時に
おいては光スイッチ１１０は入射された測定パルス光を
光サーキュレータ１１２へ出射するよう設定されている
ので、測定パルス光は光サーキュレータ１１２へ出射さ
れる。光サーキュレータ１１２へ入射された測定パルス
光はその入出射端から出射されて被測定光ファイバ１２
４へ入射し、被測定光ファイバ１２４中を伝搬する。測
定パルス光が被測定光ファイバ１２４中を伝搬している
とき、被測定光ファイバ１２４内全てにわたり自然ブリ
ルアン後方散乱光が生じる。この自然ブリルアン後方散
乱光は１０〜１２ＧＨｚの周波数シフトｆbを伴う。つ
まり、自然ブリルアン後方散乱光の周波数はｆ0＋ｆbで
ある。この自然ブリルアン後方散乱光は光サーキュレー
タ１１２の入出力端へ入射する。一方、被測定光ファイ
バ１２４中を伝搬し、光アイソレータ１２２へ達した測
定パルス光は光アイソレータ１２２を通過できない。
【００３２】光サーキュレータ１１２へ入射した自然ブ
リルアン後方散乱光はその出射端から出射され、光増幅
器１１４において所定の増幅率（光リング回路の伝搬損
失を補う程度の増幅率）で増幅され信号光として出射さ
れる。光増幅器１１４から出射された信号光は光バンド
パスフィルタ１１６へ入射し、光増幅器１１４で生じた
自然放出光や励起光が除去され自然ブリルアン後方散乱
光のみが出射される。光バンドパスフィルタ１１６から
出射された自然ブリルアン後方散乱光は、光方向性結合
器１１８を介してその一部が遅延用光ファイバ１２０へ
出射される。
リルアン後方散乱光はその出射端から出射され、光増幅
器１１４において所定の増幅率（光リング回路の伝搬損
失を補う程度の増幅率）で増幅され信号光として出射さ
れる。光増幅器１１４から出射された信号光は光バンド
パスフィルタ１１６へ入射し、光増幅器１１４で生じた
自然放出光や励起光が除去され自然ブリルアン後方散乱
光のみが出射される。光バンドパスフィルタ１１６から
出射された自然ブリルアン後方散乱光は、光方向性結合
器１１８を介してその一部が遅延用光ファイバ１２０へ
出射される。
【００３３】遅延用光ファイバ１２０へ入射した自然ブ
リルアン後方散乱光の遅延量は前述の光サーキュレータ
１１２から光リング回路へ繰り返し入射される測定パル
ス光の入射周期と光リング回路を１周伝搬するのに要す
る伝搬時間とが一致する遅延量である。遅延用光ファイ
バ１２０から出射された自然ブリルアン後方散乱光は光
アイソレータ１２２を介して被測定光ファイバ１２４へ
入射され光サーキュレータ１１２から出射された測定パ
ルス光と合波される。合波された光の周波数差はブリル
アン周波数シフトに一致しているため、ブリルアン増幅
が生じ、合波された位置において自然ブリルアン後方散
乱光が増幅される。以下、同様な動作が繰り返し行わ
れ、自然ブリルアン後方散乱光が光リング回路を周回す
る毎にその信号レベルが上昇するが、ある一定の信号レ
ベルに達すると信号レベルが飽和する。この自然ブリル
アン後方散乱光は光方向性結合器１１８から出射され
る。図３（ｃ）は光方向性結合器１１８から出射される
飽和した自然ブリルアン後方散乱光の波形の一例であ
る。
リルアン後方散乱光の遅延量は前述の光サーキュレータ
１１２から光リング回路へ繰り返し入射される測定パル
ス光の入射周期と光リング回路を１周伝搬するのに要す
る伝搬時間とが一致する遅延量である。遅延用光ファイ
バ１２０から出射された自然ブリルアン後方散乱光は光
アイソレータ１２２を介して被測定光ファイバ１２４へ
入射され光サーキュレータ１１２から出射された測定パ
ルス光と合波される。合波された光の周波数差はブリル
アン周波数シフトに一致しているため、ブリルアン増幅
が生じ、合波された位置において自然ブリルアン後方散
乱光が増幅される。以下、同様な動作が繰り返し行わ
れ、自然ブリルアン後方散乱光が光リング回路を周回す
る毎にその信号レベルが上昇するが、ある一定の信号レ
ベルに達すると信号レベルが飽和する。この自然ブリル
アン後方散乱光は光方向性結合器１１８から出射され
る。図３（ｃ）は光方向性結合器１１８から出射される
飽和した自然ブリルアン後方散乱光の波形の一例であ
る。
【００３４】一方、光方向性結合器１０２から出射され
た参照光は音響光学スイッチ１３０へ入射し、図３
（ｄ）に示された参照パルス光に変換される。この参照
パルス光のパルス幅は例えば１μｓｅｃに設定され、そ
の周期は、距離に換算した場合、前述した光リング回路
の長さと同一に設定される。この参照パルス光は周波数
変換部１３２へ入射する。周波数変換部１３２へ入射し
た参照パルス光は、図２に示した光入射端２００から光
合波器２０２へ導かれ光ファイバアンプ２０４へ入射す
る。この参照パルス光は光ファイバアンプ２０４により
光ループＲの損失分と同等の増幅を受け、遅延光ファイ
バ２０６により参照パルス光のパルス幅と同等以上の遅
延を受け、光バンドパスフィルタ２０８によって雑音等
が除去され、光周波数シフタ２１０によりＲＦ発振器の
周波数分の光周波数シフトを受け、光分岐器２１２によ
り分岐される。光出射端２１４から外部に出射される分
岐光の一方は参照パルス列の一部として光出射端２１４
から出射され、他方の分岐光は再び光ループに出射され
る。
た参照光は音響光学スイッチ１３０へ入射し、図３
（ｄ）に示された参照パルス光に変換される。この参照
パルス光のパルス幅は例えば１μｓｅｃに設定され、そ
の周期は、距離に換算した場合、前述した光リング回路
の長さと同一に設定される。この参照パルス光は周波数
変換部１３２へ入射する。周波数変換部１３２へ入射し
た参照パルス光は、図２に示した光入射端２００から光
合波器２０２へ導かれ光ファイバアンプ２０４へ入射す
る。この参照パルス光は光ファイバアンプ２０４により
光ループＲの損失分と同等の増幅を受け、遅延光ファイ
バ２０６により参照パルス光のパルス幅と同等以上の遅
延を受け、光バンドパスフィルタ２０８によって雑音等
が除去され、光周波数シフタ２１０によりＲＦ発振器の
周波数分の光周波数シフトを受け、光分岐器２１２によ
り分岐される。光出射端２１４から外部に出射される分
岐光の一方は参照パルス列の一部として光出射端２１４
から出射され、他方の分岐光は再び光ループに出射され
る。
【００３５】つまり、図３（ｄ）に示された光パルスが
１つ入射すると、周波数変換部１３２は入射した光パル
スの周波数を例えば１２０ＭＨｚだけ変化させるととも
に、入射した光パルスの時間幅だけ時間をずらせて順次
出射する。従って、周波数変換部１３２から出射される
参照パルス列の波形は図３（ｅ）に示された波形、即
ち、周波数が１２０ＭＨｚだけ時系列に階段状に変化し
たパルス列となる。
１つ入射すると、周波数変換部１３２は入射した光パル
スの周波数を例えば１２０ＭＨｚだけ変化させるととも
に、入射した光パルスの時間幅だけ時間をずらせて順次
出射する。従って、周波数変換部１３２から出射される
参照パルス列の波形は図３（ｅ）に示された波形、即
ち、周波数が１２０ＭＨｚだけ時系列に階段状に変化し
たパルス列となる。
【００３６】周波数変換部１３２から出射された参照パ
ルス列は音響光学スイッチ１３４へ入射し、入力される
制御信号のタイミングでパルス化される（図３（ｆ）参
照）。この光パルス（以下、サンプリングパルスと称す
る）の周波数をｆ0＋Δｆとする。音響光学スイッチ１
３４から出射されたサンプリングパルスは光方向性結合
器１３６の他方の入射端へ入射する。また光方向性結合
器１３６の一方の入射端には光方向性結合器１１８から
出射される自然ブリルアン後方散乱光が入射される。光
方向性結合器１３６へ入射したサンプリングパルスと自
然ブリルアン後方散乱光とが合波されるとともに２つの
分岐光に分岐される。この２つの分岐光は光−電気変換
部１３８へ入射し、ヘテロダイン検波が行われ、電気信
号に変換される。
ルス列は音響光学スイッチ１３４へ入射し、入力される
制御信号のタイミングでパルス化される（図３（ｆ）参
照）。この光パルス（以下、サンプリングパルスと称す
る）の周波数をｆ0＋Δｆとする。音響光学スイッチ１
３４から出射されたサンプリングパルスは光方向性結合
器１３６の他方の入射端へ入射する。また光方向性結合
器１３６の一方の入射端には光方向性結合器１１８から
出射される自然ブリルアン後方散乱光が入射される。光
方向性結合器１３６へ入射したサンプリングパルスと自
然ブリルアン後方散乱光とが合波されるとともに２つの
分岐光に分岐される。この２つの分岐光は光−電気変換
部１３８へ入射し、ヘテロダイン検波が行われ、電気信
号に変換される。
【００３７】光−電気変換部１３８へ入射する分岐光各
々は、周波数がｆ0＋Δｆであるサンプリングパルス
と、周波数がｆ0＋ｆbである自然ブリルアン後方散乱光
とを合波したものであるので、その周波数成分は（ｆ0
＋Δｆ）±（ｆ0＋ｆb），ｆ0＋Δｆ，ｆ0＋ｆbの４つ
が含まれる。この４つの周波数成分のうち、（ｆ0＋Δ
ｆ）−（ｆ0＋ｆb）の周波数成分、即ち、Δｆ−ｆb成
分のみが周波数が低いため良好に検波を行うことができ
る。
々は、周波数がｆ0＋Δｆであるサンプリングパルス
と、周波数がｆ0＋ｆbである自然ブリルアン後方散乱光
とを合波したものであるので、その周波数成分は（ｆ0
＋Δｆ）±（ｆ0＋ｆb），ｆ0＋Δｆ，ｆ0＋ｆbの４つ
が含まれる。この４つの周波数成分のうち、（ｆ0＋Δ
ｆ）−（ｆ0＋ｆb）の周波数成分、即ち、Δｆ−ｆb成
分のみが周波数が低いため良好に検波を行うことができ
る。
【００３８】上記光−電気変換部１３８から出力された
電気信号は増幅器１４０によって増幅され、フィルタ１
４２により不要な雑音成分が除去されて信号成分のみが
Ａ／Ｄ変換部１４４に出力される。このＡ／Ｄ変換部１
４４では電気信号がアナログ信号からディジタル信号に
変換される。信号処理部１４６はＡ／Ｄ変換部１４４か
ら出力されたディジタル信号に対して、平均処理，加算
処理等の所要の処理を施して歪み量を算出する。
電気信号は増幅器１４０によって増幅され、フィルタ１
４２により不要な雑音成分が除去されて信号成分のみが
Ａ／Ｄ変換部１４４に出力される。このＡ／Ｄ変換部１
４４では電気信号がアナログ信号からディジタル信号に
変換される。信号処理部１４６はＡ／Ｄ変換部１４４か
ら出力されたディジタル信号に対して、平均処理，加算
処理等の所要の処理を施して歪み量を算出する。
【００３９】上述したように、光−電気変換部１３８に
入射する分岐光の周波数がΔｆ−ｆ bである場合に良好
に検波を行うことができる。つまり、光方向性結合器１
１８から出射される自然ブリルアン後方散乱光（図３
（ｃ）参照）を、音響光学スイッチ１３４から出射され
るサンプリングパルスによって規定される時点（図３
（ｆ）中の符号ＴSが付された時点）のみにおいて良好
に検波を行うことができる。即ち、音響光学スイッチ１
３４から出射されるサンプリングパルスは図３（ｇ）に
示されたように、サンプリングタイミングを規定するも
のであり、このサンプリングパルスを出射するタイミン
グを変化させることにより被測定光ファイバ１２４の任
意の位置での歪み量を求めることができ、従って、被測
定光ファイバ１２４の歪み分布を求めることができる。
入射する分岐光の周波数がΔｆ−ｆ bである場合に良好
に検波を行うことができる。つまり、光方向性結合器１
１８から出射される自然ブリルアン後方散乱光（図３
（ｃ）参照）を、音響光学スイッチ１３４から出射され
るサンプリングパルスによって規定される時点（図３
（ｆ）中の符号ＴSが付された時点）のみにおいて良好
に検波を行うことができる。即ち、音響光学スイッチ１
３４から出射されるサンプリングパルスは図３（ｇ）に
示されたように、サンプリングタイミングを規定するも
のであり、このサンプリングパルスを出射するタイミン
グを変化させることにより被測定光ファイバ１２４の任
意の位置での歪み量を求めることができ、従って、被測
定光ファイバ１２４の歪み分布を求めることができる。
【００４０】〔光リング回路の回路長測定時の動作〕光
リング回路の回路長を測定する場合には光スイッチ１１
０は入射された測定パルス光を光方向性結合器１１８へ
出射するよう設定される。音響光学スイッチ１０８から
出射された測定パルス光は光スイッチ１１０へ入射し、
光方向性結合器１１８へ出射される。この測定パルス光
は光方向性結合器１１８において２つの分岐光に分岐さ
れ、一方の分岐光が光リング回路内へ入射し、他方の分
岐光が光方向性結合器１３６を介して光−電気変換部１
３８へ入射する。光−電気変換部１３８へ入射した分岐
光は電気信号に変換される。この電気信号は、増幅器１
４０によって増幅され、フィルタ１４２により不要な雑
音成分が除去されて信号成分のみがＡ／Ｄ変換部１４４
に出力される。このＡ／Ｄ変換部１４４では電気信号が
アナログ信号からディジタル信号に変換され、このディ
ジタル信号が信号処理部１４６へ入力される。
リング回路の回路長を測定する場合には光スイッチ１１
０は入射された測定パルス光を光方向性結合器１１８へ
出射するよう設定される。音響光学スイッチ１０８から
出射された測定パルス光は光スイッチ１１０へ入射し、
光方向性結合器１１８へ出射される。この測定パルス光
は光方向性結合器１１８において２つの分岐光に分岐さ
れ、一方の分岐光が光リング回路内へ入射し、他方の分
岐光が光方向性結合器１３６を介して光−電気変換部１
３８へ入射する。光−電気変換部１３８へ入射した分岐
光は電気信号に変換される。この電気信号は、増幅器１
４０によって増幅され、フィルタ１４２により不要な雑
音成分が除去されて信号成分のみがＡ／Ｄ変換部１４４
に出力される。このＡ／Ｄ変換部１４４では電気信号が
アナログ信号からディジタル信号に変換され、このディ
ジタル信号が信号処理部１４６へ入力される。
【００４１】一方、光リング回路へ入射した分岐光は遅
延用光ファイバ１２０、光アイソレータ１２２、被測定
光ファイバ１２４、光サーキュレータ１１２、光増幅器
１１４、及び光バンドパスフィルタ１１６を周回して光
方向性結合器１１８に到達する。光リング回路を周回し
た分岐光は光方向性結合器１１８によってさらに分岐さ
れ、一方の分岐光が光リング回路内へ入射し、他方の分
岐光は光方向性結合器１３６へ入射する。光方向性結合
器１３６へ入射した光は光−電気変換部１３８へ入射
し、電気信号に変換される。この電気信号は前述したよ
うに、増幅器１４０、フィルタ１４２、及びＡ／Ｄ変換
部１４４を介して信号処理部１４６へ入力する。
延用光ファイバ１２０、光アイソレータ１２２、被測定
光ファイバ１２４、光サーキュレータ１１２、光増幅器
１１４、及び光バンドパスフィルタ１１６を周回して光
方向性結合器１１８に到達する。光リング回路を周回し
た分岐光は光方向性結合器１１８によってさらに分岐さ
れ、一方の分岐光が光リング回路内へ入射し、他方の分
岐光は光方向性結合器１３６へ入射する。光方向性結合
器１３６へ入射した光は光−電気変換部１３８へ入射
し、電気信号に変換される。この電気信号は前述したよ
うに、増幅器１４０、フィルタ１４２、及びＡ／Ｄ変換
部１４４を介して信号処理部１４６へ入力する。
【００４２】信号処理部１４６へは、リング回路を周回
していない分岐光によるディジタル信号と、リング回路
を周回した分岐光によるディジタル信号が入力される。
これらのディジタル信号は分岐光が光リング回路を１周
周回するのに要する時間の時間間隔をもって信号処理部
１４６へ入力される。従って、この時間間隔を求めるこ
とによって光リング回路の回路長を測定することができ
る。
していない分岐光によるディジタル信号と、リング回路
を周回した分岐光によるディジタル信号が入力される。
これらのディジタル信号は分岐光が光リング回路を１周
周回するのに要する時間の時間間隔をもって信号処理部
１４６へ入力される。従って、この時間間隔を求めるこ
とによって光リング回路の回路長を測定することができ
る。
【００４３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
被測定光ファイバの任意の距離の歪み量及び距離歪み分
布の検出が容易にできるという効果がある。また、受光
手段において受光する際に後方散乱光とサンプリングパ
ルスとの周波数を近接させるようにしているので、後方
散乱光の検出が容易であるという効果がある。さらに、
光リング回路の回路長を測定することができるので、光
リング回路の回路長を変化させる必要がなく、容易に測
定パルス光の周期を光リング回路の回路長と同一にする
ことができる。
被測定光ファイバの任意の距離の歪み量及び距離歪み分
布の検出が容易にできるという効果がある。また、受光
手段において受光する際に後方散乱光とサンプリングパ
ルスとの周波数を近接させるようにしているので、後方
散乱光の検出が容易であるという効果がある。さらに、
光リング回路の回路長を測定することができるので、光
リング回路の回路長を変化させる必要がなく、容易に測
定パルス光の周期を光リング回路の回路長と同一にする
ことができる。
【図１】 本発明の一実施形態による光ファイバ歪測定
装置の構成を示すブロック図である。
装置の構成を示すブロック図である。
【図２】 周波数変換部１３２の構成を示すブロック図
である。
である。
【図３】 同実施形態による光ファイバ歪測定装置の歪
み測定時の各部の信号を示す図である。
み測定時の各部の信号を示す図である。
【図４】 従来の光ファイバ歪測定装置の構成を示すブ
ロック図である。
ロック図である。
１００ 光源 １０２ 光方向性結合器（第１の光方向性結合手段） １０８ 音響光学スイッチ（第１のパルス化手段） １１０ 光スイッチ（スイッチ手段） １２４ 被測定光ファイバ １１２ 光サーキュレータ（光周回手段） １１４ 光増幅器（光増幅手段） １１６ 光バンドパスフィルタ（光雑音除去手段） １１８ 光方向性結合器（第２の光方向性結合手段） １２０ 遅延用光ファイバ（遅延手段） １２２ 光アイソレータ（光絶縁手段）以上、１１
２，１１４，１１６，１１８，１２０，１２２，１２４
は光リング回路をなす １３０ 音響光学スイッチ １３２ 周波数変換部以上、１３０，１３２は光周波
数変換手段をなす １３４ 音響光学スイッチ（第２のパルス化手段） １３６ 光方向性結合器（第３の光方向性結合手段） １３８ 光−電気変換部（受光手段） １４０ 増幅器 １４２ フィルタ １４４ Ａ／Ｄ変換部 １４６ 信号処理部 以上、１４０，１４２，１４４，１４６は信号処理手段
をなす
２，１１４，１１６，１１８，１２０，１２２，１２４
は光リング回路をなす １３０ 音響光学スイッチ １３２ 周波数変換部以上、１３０，１３２は光周波
数変換手段をなす １３４ 音響光学スイッチ（第２のパルス化手段） １３６ 光方向性結合器（第３の光方向性結合手段） １３８ 光−電気変換部（受光手段） １４０ 増幅器 １４２ フィルタ １４４ Ａ／Ｄ変換部 １４６ 信号処理部 以上、１４０，１４２，１４４，１４６は信号処理手段
をなす
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平９−105701（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−54257（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−179386（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−128185（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−249750（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−66517（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−322699（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−60648（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01L 1/24 G01B 11/00 G01D 5/26 G01M 11/02
Claims (5)
- 【請求項１】 基準周波数の連続光を出射する光源と、 前記連続光を測定光と参照光とに分岐して出射する第１
の光方向性結合手段と、 前記測定光を所定周期でパルス化し、測定パルス光とし
て出射する第１のパルス化手段と、 歪み測定の対象となる被測定光ファイバ、前記測定パル
ス光を前記被測定光ファイバへ出射すると共に、該被測
定光ファイバ内で発生した後方散乱光を出射する光周回
手段、前記光周回手段から出射された後方散乱光を増幅
する光増幅手段、前記光増幅手段により増幅された後方
散乱光から、前記光増幅手段で発生した雑音成分を除去
し、信号成分のみを通過させる光雑音除去手段、前記光
雑音除去手段から出射された後方散乱光を、２つに分岐
して出射する第２の光方向性結合手段、前記第２の光方
向性結合手段から出射された一方の後方散乱光に遅延を
与える遅延手段、及び前記遅延手段から出射された後方
散乱光を前記被測定光ファイバに出射すると共に、前記
被測定光ファイバを通過した前記測定パルス光を遮断す
る光絶縁手段からなり、前記パルス化手段のパルス出射
周期がその回路長により定まる光リング回路と、 前記第１の光方向性結合手段から出射された参照光の光
周波数を周期的に変化させた参照パルス列を出射する光
周波数変換手段と、 前記参照パルス列を所定の時点でパルス化してサンプリ
ングパルスとして出射する第２のパルス化手段と、 前記第２の光方向性結合手段から出射された他方の後方
散乱光と、前記サンプリングパルスとを合波し、合波光
を出射する第３の光方向性結合手段と、 前記第３の光方向性結合手段から出射された合波光をヘ
テロダイン受信し電気信号に変換する受光手段と、 前記受光手段から出力された電気信号に基づいて、前記
被測定光ファイバの歪みを測定する信号処理手段とを具
備することを特徴とする光ファイバ歪測定装置。 - 【請求項２】 前記信号処理手段は、前記電気信号を増
幅する増幅部と、 前記増幅された電気信号から信号成分のみを通過させる
フィルタと、 前記電気信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部
と、 前記ディジタル信号に所要の処理を施し歪みを求める信
号処理部とを具備することを特徴とする請求項１項記載
の光ファイバ歪測定装置。 - 【請求項３】 前記第２のパルス化手段は前記参照パル
ス列に対して任意の時点でパルス化を行えることを特徴
とする請求項１記載の光ファイバ歪測定装置。 - 【請求項４】 前記第２の光方向性結合手段は前記光リ
ング回路に光信号を導く入射端を有し、 前記第１のパルス化手段と前記光周回手段との間に設け
られ、前記第１のパルス化手段から出射された測定パル
ス光を前記第２の光方向性結合手段の入射端へ出射する
スイッチ手段を具備し、 前記信号処理手段は、前記スイッチ手段から出射され前
記光リング回路を周回せずに前記第２の方向性結合手段
及び第３の方向性結合手段を介して出射された測定パル
ス光に基づいて前記受光手段から出力される電気信号
と、前記光リング回路を周回して前記第２の方向性結合
手段及び第３の方向性結合手段を介して出射された測定
パルス光に基づいて前記受光手段から出力される電気信
号との時間差から前記光リング回路の回路長を算出する
ことを特徴とする請求項１記載の光ファイバ歪測定装
置。 - 【請求項５】 前記スイッチ手段は前記第１の光方向性
結合手段から出射される測定パルス光を前記光周回手段
へ出射するか又は前記第２の光方向性結合手段の入射端
へ出射するかを切り替えられることを特徴とする請求項
４記載の光ファイバ歪測定装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08290851A JP3094925B2 (ja) | 1996-10-31 | 1996-10-31 | 光ファイバ歪測定装置 |
| GB9721629A GB2318868B (en) | 1996-10-31 | 1997-10-14 | Optical fiber strain-measuring apparatus |
| US08/954,799 US5880463A (en) | 1996-10-31 | 1997-10-21 | Optical fiber strain-measuring apparatus |
| DE19746326A DE19746326C2 (de) | 1996-10-31 | 1997-10-21 | Vorrichtung zum Messen der Verformung einer optischen Faser |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08290851A JP3094925B2 (ja) | 1996-10-31 | 1996-10-31 | 光ファイバ歪測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10132701A JPH10132701A (ja) | 1998-05-22 |
| JP3094925B2 true JP3094925B2 (ja) | 2000-10-03 |
Family
ID=17761315
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP08290851A Expired - Fee Related JP3094925B2 (ja) | 1996-10-31 | 1996-10-31 | 光ファイバ歪測定装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5880463A (ja) |
| JP (1) | JP3094925B2 (ja) |
| DE (1) | DE19746326C2 (ja) |
| GB (1) | GB2318868B (ja) |
Families Citing this family (20)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19950880C1 (de) * | 1999-10-22 | 2001-06-28 | Torsten Gogolla | Verfahren und Fasersensor zur Korrektur von im Zuge ortsausgelöster Messungen aufgenommenen Brillouin-Spektren |
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