JP3408789B2 - Method and apparatus for measuring backscattered light - Google Patents

Method and apparatus for measuring backscattered light

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JP3408789B2
JP3408789B2 JP2000331457A JP2000331457A JP3408789B2 JP 3408789 B2 JP3408789 B2 JP 3408789B2 JP 2000331457 A JP2000331457 A JP 2000331457A JP 2000331457 A JP2000331457 A JP 2000331457A JP 3408789 B2 JP3408789 B2 JP 3408789B2
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、被測定光ファイバ
から出力される後方散乱光、特に、後方レーリー散乱光
および後方ブリルアン散乱光を測定する後方散乱光の測
定方法およびその装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a backscattered light output from an optical fiber to be measured, and more particularly to a backscattered light measuring method and apparatus for measuring back Rayleigh scattered light and back Brillouin scattered light.

【0002】[0002]

【従来の技術】光パルス試験器、あるいは、Optical Ti
me Domain Reflectometer(OTDR)は、光ファイバ
の障害位置の探索、あるいは、光損失分布の測定に広く
用いられている。このOTDRは、被測定光ファイバに
パルス光を入射し、光ファイバ中の散乱点で生じた後方
散乱光のパワーを、入射点と各散乱点との距離に対応し
た時間の関数として測定するものである。したがって、
後方散乱光の時間的変化をOTDRを用いて測定するこ
とにより、被測定光ファイバの障害点の探索、あるい
は、損失分布の測定が可能となる。
2. Description of the Related Art Optical pulse tester or Optical Ti
The me Domain Reflectometer (OTDR) is widely used for searching for a fault position of an optical fiber or measuring an optical loss distribution. In this OTDR, pulsed light is incident on the optical fiber to be measured, and the power of the backscattered light generated at the scattering point in the optical fiber is measured as a function of time corresponding to the distance between the incident point and each scattering point. Is. Therefore,
By measuring the temporal change of the backscattered light using the OTDR, it becomes possible to search for a failure point in the optical fiber to be measured or to measure the loss distribution.

【0003】被測定光ファイバにおいて発生する後方散
乱光の主なものは、後方レーリー散乱光、後方ブリルア
ン散乱光および後方ラマン散乱光の3つである。後方ブ
リルアン散乱光および後方ラマン散乱光のパワーは、後
方レーリー散乱光のパワーに比べ、2〜3桁低いため、
通常、OTDRでは、後方レーリー散乱光を測定する。
しかし、後方レーリー散乱光のパワーそのものも、被測
定光ファイバに入射される光パルスのピークパワーに比
べ、5桁程度低いため、OTDRでは、非常に高感度な
光検出技術が必要とされる。
The main backscattered light generated in the optical fiber to be measured is the backward Rayleigh scattered light, the backward Brillouin scattered light, and the backward Raman scattered light. The powers of the backward Brillouin scattered light and the backward Raman scattered light are two to three orders of magnitude lower than the power of the backward Rayleigh scattered light.
Usually, in OTDR, back Rayleigh scattered light is measured.
However, the power of the backward Rayleigh scattered light itself is lower than the peak power of the optical pulse incident on the optical fiber to be measured by about 5 orders of magnitude, so that the OTDR requires a highly sensitive photodetection technique.

【0004】現在、最も高感度な光検出方法は、コヒー
レント検波であり、OTDRにおけるその有効性はすで
に実証されている。コヒーレント検波では、コヒーレン
シ、すなわち、干渉性が優れた光源を使用し、信号光で
ある後方散乱光と局発光とを合波して両者の干渉光であ
るビート光のパワーを測定する。このビート光のパワー
は、局発光のパワーに比例して増大するため、光が本質
的に有している量子的なゆらぎによるいわゆるショット
雑音と電力的に等価な微弱な光のパワーまでコヒーレン
ト検波により測定可能である。
Currently, the most sensitive photodetection method is coherent detection, and its effectiveness in OTDR has already been demonstrated. In the coherent detection, a coherency, that is, a light source having excellent coherence is used, and the backscattered light that is the signal light and the local light are combined and the power of the beat light that is the interference light of both is measured. Since the power of this beat light increases in proportion to the power of the local oscillation light, coherent detection is performed up to the power of weak light that is power equivalent to so-called shot noise due to the quantum fluctuations that light inherently has. Can be measured by

【0005】しかし、コヒーレント検波をOTDRに用
いたときには、新たに、フェージング雑音という問題が
生じることが知られている。このフェージング雑音は、
分布した多数の散乱体によって後方散乱された光波間の
干渉によって引き起こされるものであり、後方散乱され
た光波間の位相関係が、被測定光ファイバの長さ方向の
位置によってランダムに変化するため、測定される後方
散乱光のパワーもその散乱位置に応じて時間的に変化す
る。この後方散乱光のパワーの変動は、被測定光ファイ
バの障害位置探索および損失分布測定精度を大幅に劣化
させてしまう。
However, when coherent detection is used for OTDR, it is known that a problem of fading noise newly occurs. This fading noise is
It is caused by the interference between the light waves backscattered by a large number of distributed scatterers, and the phase relationship between the backscattered light waves changes randomly depending on the position in the longitudinal direction of the optical fiber under measurement. The power of the backscattered light measured also changes with time according to the scattering position. The fluctuation of the power of the backscattered light significantly deteriorates the accuracy of the fault position search and the loss distribution measurement of the optical fiber to be measured.

【0006】そこで、このフェージング雑音に対して
は、光源として、被測定光ファイバから出力される後方
レーリー散乱光をフィードバックした半導体レーザを使
用することが有効であるといわれている。この場合、半
導体レーザは、その発振スペクトル幅が100kHz以
下に狭さく化されてコヒーレント検波に適した光源とな
るとともに、半導体レーザの発振周波数は、ある時間一
定に保たれた後、次に他の周波数に変化して一定となる
ということを繰り返す、いわゆる、周波数ホッピングが
起きる。そして、半導体レーザの発振周波数が変化する
と、上述した後方散乱された光波間の位相関係も変化す
る。したがって、多数の異なる周波数に対してそれぞれ
後方散乱光を測定し、それらの平均をとることによっ
て、散乱位置による光波間の位相関係の違い、すなわ
ち、フェージング雑音の低減が図られるわけである。な
お、この種の技術の詳細については、例えば、J.P.
King等が著した"Development of a Coherent OTDR
Instrument"(J.Lightwave Technol. vol.LT-5 no.4 pp.
616-624 1987)を参照されたい。
Therefore, for this fading noise, it is said that it is effective to use, as a light source, a semiconductor laser to which the backward Rayleigh scattered light output from the optical fiber to be measured is fed back. In this case, the semiconductor laser becomes a light source suitable for coherent detection by narrowing the oscillation spectrum width to 100 kHz or less, and the oscillation frequency of the semiconductor laser is kept constant for a certain time and then the other frequency. The so-called frequency hopping occurs, which changes repeatedly to become constant. Then, when the oscillation frequency of the semiconductor laser changes, the phase relationship between the backscattered light waves also changes. Therefore, by measuring the backscattered light for each of a number of different frequencies and taking the average thereof, the difference in the phase relationship between the light waves depending on the scattering position, that is, fading noise can be reduced. For details of this type of technique, see J. P.
"Development of a Coherent OTDR" by King and others
Instrument "(J. Lightwave Technol. Vol.LT-5 no.4 pp.
616-624 1987).

【0007】ところで、上述した後方レーリー散乱光を
測定するOTDR以外に、後方ブリルアン散乱光を測定
するOTDR(以下、これをBOTDRと呼び、上述し
た後方レーリー散乱光を測定するOTDRは、単に、O
TDRと呼ぶこととする)が提案されている。上述した
後方レーリー散乱光の中心周波数は、被測定光ファイバ
への入射光の周波数と同一であるが、後方ブリルアン散
乱光の中心周波数は、入射光の周波数からシフトしてお
り、また、そのスペクトルは、ある有限の幅を有してい
る。これら後方ブリルアン散乱光の周波数シフト量およ
びスペクトル幅は、それぞれブリルアンシフトおよびブ
リルアン線幅と呼ばれている。被測定光ファイバが、た
とえば、石英系光ファイバの場合、後方ブリルアン散乱
光のブリルアンシフトおよびブリルアン線幅は、入射光
の波長が1.3μmのとき、それぞれ約13GHzおよ
び約30MHzであり、また、それぞれ入射光の波長の
1乗および2乗に反比例することが報告されている。
By the way, in addition to the above-described OTDR for measuring the backward Rayleigh scattered light, an OTDR for measuring the backward Brillouin scattered light (hereinafter, referred to as BOTDR, the above-mentioned OTDR for measuring the backward Rayleigh scattered light is simply O
TDR) has been proposed. The center frequency of the backward Rayleigh scattered light described above is the same as the frequency of the incident light to the measured optical fiber, but the center frequency of the backward Brillouin scattered light is shifted from the frequency of the incident light, and its spectrum Has a finite width. The frequency shift amount and the spectral width of these backward Brillouin scattered light are called Brillouin shift and Brillouin line width, respectively. When the optical fiber to be measured is, for example, a silica optical fiber, the Brillouin shift and the Brillouin line width of the backward Brillouin scattered light are about 13 GHz and about 30 MHz, respectively, when the wavelength of the incident light is 1.3 μm, and It has been reported that they are inversely proportional to the first power and the second power of the wavelength of the incident light, respectively.

【0008】このうち、ブリルアンシフトは、被測定光
ファイバの構成材料や被測定光ファイバに発生した歪お
よび温度差等に依存して変化するため、BOTDRによ
り、被測定光ファイバの長さ方向における構成材料、歪
および温度のそれぞれの分布が測定可能である。
Of these, the Brillouin shift changes depending on the constituent material of the optical fiber to be measured, the strain generated in the optical fiber to be measured, the temperature difference, and the like. Therefore, by BOTDR, the Brillouin shift in the length direction of the optical fiber to be measured is obtained. Each distribution of constituent material, strain and temperature can be measured.

【0009】ところで、すでに説明したように、後方ブ
リルアン散乱光のパワーは、後方レーリー散乱光のパワ
ーよりも2〜3桁低いため、その測定には、最も高感度
なコヒーレント検波を使用することが望ましい。後方ブ
リルアン散乱光は、入射光と熱的に誘起された音波との
非線形相互作用によって発生するため、後方ブリルアン
散乱光の位相は、音波の位相の変化とともにランダムに
変化する。したがって、後方レーリー散乱光の測定のよ
うに、入射光の周波数を変化させなくても、後方ブリル
アン散乱光を多数回測定してその平均をとることによ
り、フェージング雑音は低減可能である。
By the way, as described above, the power of the backward Brillouin scattered light is lower than the power of the backward Rayleigh scattered light by two to three orders of magnitude. Therefore, the most sensitive coherent detection can be used for the measurement. desirable. Since the back Brillouin scattered light is generated by the nonlinear interaction between the incident light and the thermally induced sound wave, the phase of the back Brillouin scattered light randomly changes as the phase of the sound wave changes. Therefore, the fading noise can be reduced by measuring the backward Brillouin scattered light a number of times and averaging the measured values, without changing the frequency of the incident light as in the case of measuring the backward Rayleigh scattered light.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来の後方散乱光の測定方法およびその装置においては、
以下に示す欠点があった。まず、後方レーリー散乱光を
コヒーレント検波により測定するOTDRにおいては、
上述した半導体レーザにおける周波数ホッピングは、熱
あるいは被測定光ファイバの伸びなどの外乱が原因で、
半導体レーザに取り付けられたフィードバック用光ファ
イバから出力される後方散乱光のスペクトルが変化する
ことによって引き起こされるため、周波数ホッピングを
正確に制御することはできないという問題があった。
By the way, in the above-mentioned conventional method and apparatus for measuring backscattered light,
There were the following drawbacks. First, in OTDR that measures backward Rayleigh scattered light by coherent detection,
The frequency hopping in the semiconductor laser described above is caused by heat or disturbance such as elongation of the optical fiber to be measured,
There is a problem that frequency hopping cannot be accurately controlled because it is caused by a change in the spectrum of the backscattered light output from the feedback optical fiber attached to the semiconductor laser.

【0011】したがって、半導体レーザにおいて周波数
ホッピングの起きる時間間隔が、光信号が被測定光ファ
イバを往復する時間よりも短い場合には、被測定光ファ
イバの終端付近から出力される後方散乱光の周波数と局
発光の周波数とが大幅に異なり、後方散乱光と局発光と
が合波したビート光の周波数は、光受信器の受信帯域か
ら外れるため、後方散乱光を検出できなくなる。また、
上述の場合とは逆に、半導体レーザにおいて周波数ホッ
ピングの起きる時間間隔が非常に長い場合には、一定の
測定時間内に多数の異なる周波数に対して後方散乱光を
測定することができなくなるため、フェージング雑音を
充分に低減できなくなる。また、一般に、半導体レーザ
を含めたレーザの発振周波数は、その温度を変えること
により変化させられるが、温度を速やかに制御すること
ができないため、測定に時間がかかるという問題があっ
た。
Therefore, when the time interval at which frequency hopping occurs in the semiconductor laser is shorter than the time during which the optical signal travels back and forth in the optical fiber under measurement, the frequency of the backscattered light output from the vicinity of the end of the optical fiber under measurement. The frequency of the beat light, which is a combination of the backscattered light and the local light, is out of the reception band of the optical receiver, so that the backscattered light cannot be detected. Also,
Contrary to the above case, when the time interval where frequency hopping occurs in the semiconductor laser is very long, it becomes impossible to measure the backscattered light for many different frequencies within a fixed measurement time. Fading noise cannot be reduced sufficiently. Further, in general, the oscillation frequency of a laser including a semiconductor laser can be changed by changing its temperature, but since the temperature cannot be controlled quickly, there is a problem that measurement takes time.

【0012】一方、後方ブリルアン散乱光をコヒーレン
ト検波により測定するBOTDRにおいては、光源の出
射光を2分岐し、一方を被測定光ファイバに入射するプ
ローブ光として使用し、他方を局発光として使用してい
るが、上述したように、被測定光ファイバが石英系光フ
ァイバであって入射光の波長が1.3μmのとき、後方
ブリルアン散乱光のブリルアンシフトは、約13GHz
と大きい。したがって、光受信器では、約13GHzの
信号を受信しなければならない。しかしながら、約13
GHzもの高周波信号を低雑音でコヒーレント検波する
光検出器および電気回路を作製することは、非常に難し
い。
On the other hand, in the BOTDR for measuring the backward Brillouin scattered light by coherent detection, the light emitted from the light source is split into two, one is used as the probe light incident on the optical fiber to be measured, and the other is used as the local light. However, as described above, when the optical fiber to be measured is a silica optical fiber and the wavelength of the incident light is 1.3 μm, the Brillouin shift of the backward Brillouin scattered light is about 13 GHz.
And big. Therefore, the optical receiver must receive a signal of about 13 GHz. However, about 13
It is very difficult to manufacture a photodetector and an electric circuit for coherently detecting a high frequency signal of GHz even with low noise.

【0013】そこで、上述した問題を解決する1つの手
法として、プローブ光や局発光を出射する光源としてそ
れぞれ1台ずつ狭線幅な光源を使用し、これらの光源の
周波数差をブリルアンシフトにほぼ等しい値に制御する
ことが考えられる。この場合、プローブ光による後方ブ
リルアン散乱光と局発光との周波数差は小さいため、高
感度なコヒーレント検波が可能となる。
Therefore, as one method for solving the above-mentioned problem, a narrow linewidth light source is used for each of the probe light source and the local light source, and the frequency difference between these light sources is almost equal to the Brillouin shift. It is possible to control to an equal value. In this case, since the frequency difference between the backward Brillouin scattered light and the local light due to the probe light is small, highly sensitive coherent detection becomes possible.

【0014】しかしながら、狭線幅で発振周波数が安定
化された光源は一般に高価であり、それを2台使用する
ことは経済的でない。もっとも、OTDRのところで説
明した、半導体レーザに外部共振器としてフィードバッ
ク用光ファイバを取り付けた光源は、比較的安価で狭線
幅な光源であるが、すでに説明したように、半導体レー
ザの発振周波数は、時間的にランダムにホッピングする
ため、この周波数ホッピングを正確に制御することがで
きないような2台の光源の周波数差を一定に制御するこ
とは困難である。
However, a light source whose oscillation frequency is stabilized with a narrow line width is generally expensive, and it is not economical to use two light sources. Of course, the light source described in the OTDR in which the feedback optical fiber is attached to the semiconductor laser as the external resonator is a relatively inexpensive and narrow linewidth light source, but as already explained, the oscillation frequency of the semiconductor laser is However, since hopping is performed randomly in time, it is difficult to control the frequency difference between the two light sources to be constant so that the frequency hopping cannot be accurately controlled.

【0015】また、被測定光ファイバにおけるブリルア
ンシフトは、光ファイバ毎に異なるため、BOTDRで
は、プローブ光と局発光との周波数差を、予想されるブ
リルアンシフト付近で多数回変化させて測定する必要が
ある。しかしながら、OTDRの場合と同様、半導体レ
ーザを含めたレーザの発振周波数は、その温度を変える
ことにより変化させられるが、温度を速やかに制御する
ことができないため、測定に時間がかかるという問題が
あった。
Further, the Brillouin shift in the optical fiber to be measured is different for each optical fiber. Therefore, in BOTDR, it is necessary to measure the frequency difference between the probe light and the local oscillation light by changing it a number of times around the expected Brillouin shift. There is. However, as in the case of OTDR, the oscillation frequency of a laser including a semiconductor laser can be changed by changing its temperature, but since the temperature cannot be controlled quickly, there is a problem that measurement takes time. It was

【0016】本発明は、このような背景の下になされた
ものであり、後方ブリルアン散乱光の測定において、経
済的で高速かつ高性能な後方散乱光の測定方法およびそ
の装置を提供することを目的とする。
The present invention has been made under such a background, and it is an object of the present invention to provide an economical, high-speed and high-performance method for measuring backscattered light and a device therefor in measuring the backscattered Brillouin light. To aim.

【0017】[0017]

【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明は、
スペクトル幅の狭い光源を使用し、該光源からの出射光
を光変調することにより、該出射光のスペクトルから分
離されたスペクトルを有する側帯波を発生させ、該変調
された光を被測定光ファイバに入射させ、前記側帯波が
該被測定光ファイバにおいて後方に散乱されて入射方向
に伝搬する後方ブリルアン散乱光をコヒーレント受信す
ることにより、前記後方ブリルアン散乱光のパワーを求
めることを特徴としている。請求項2記載の発明は、ス
ペクトル幅の狭い光源を使用し、該光源からの出射光を
被測定光ファイバに入射させ、該被測定光ファイバにお
いて後方に散乱されて入射方向に伝搬する後方散乱光を
光変調し、該光変調により発生した後方ブリルアン散乱
光の側帯波をコヒーレント受信することにより、前記後
方ブリルアン散乱光のパワーを求めることを特徴として
いる。請求項3記載の発明は、スペクトル幅の狭い連続
発振光源を使用し、該連続発振光源からの出射光を被測
定光ファイバに入射させ、該被測定光ファイバにおいて
後方に散乱されて入射方向に伝搬する後方ブリルアン散
乱光を、前記連続発振光源の出射光の一部を、あるい
は、他の光源の出射光を、光変調した光の側帯波を局発
光としてコヒーレント受信することにより、前記後方ブ
リルアン散乱光のパワーを求めることを特徴としてい
る。請求項4記載の発明は、スペクトル幅の狭い連続発
振光源と、該連続発振光源からの出射光の一部を分離し
て局発光とするための第1の光学的手段と、前記出射光
をパルス光に変調する光パルス変調器と、前記パルス光
を被測定光ファイバに入射させる第2の光学的手段と、
前記被測定光ファイバからの後方散乱光と前記局発光と
を合波するための第3の光学的手段と、前記合波された
光を受光し、前記後方散乱光と前記局発光とのビート電
気信号を受信するための光受信器と、前記ビート電気信
号の振幅またはパワーを検出する検波回路と、前記検波
回路により検波された信号を処理する信号処理装置とを
具備した後方散乱光の測定装置において、前記局発光と
分離された前記連続発振光源からの出射光を変調するた
めの、または、前記パルス光を変調するための、また
は、前記後方散乱光を変調するための、または、前記局
発光を変調するための光変調器と、該光変調器に入力す
る変調電気信号を供給する周波数可変の変調信号源とを
具備することを特徴としている。
The invention according to claim 1 is
A light source having a narrow spectral width is used, and light emitted from the light source is optically modulated to generate a sideband having a spectrum separated from the spectrum of the emitted light, and the modulated light is used as an optical fiber to be measured. The power of the backward Brillouin scattered light is obtained by coherently receiving the backward Brillouin scattered light which is scattered in the optical fiber to be measured and propagates in the incident direction. The invention according to claim 2 uses a light source having a narrow spectrum width, makes the light emitted from the light source incident on the optical fiber to be measured, and is backscattered by being scattered backward in the optical fiber to be measured and propagating in the incident direction. The power of the backward Brillouin scattered light is obtained by optically modulating the light and coherently receiving the sideband of the backward Brillouin scattered light generated by the light modulation. According to a third aspect of the present invention, a continuous wave light source having a narrow spectrum width is used, light emitted from the continuous wave light source is incident on the optical fiber to be measured, and the light is scattered backward in the optical fiber to be measured and is incident in the incident direction. The backward Brillouin scattered light that propagates, part of the emitted light of the continuous wave light source, or the emitted light of another light source is coherently received as the sideband wave of the light-modulated light as local light, whereby the backward Brillouin is obtained. The feature is that the power of scattered light is obtained. According to a fourth aspect of the present invention, a continuous wave light source having a narrow spectrum width, a first optical means for separating a part of light emitted from the continuous wave light source into local light, and the emitted light are provided. An optical pulse modulator for modulating the pulsed light, and a second optical means for making the pulsed light incident on the optical fiber to be measured,
Third optical means for combining the backscattered light from the optical fiber to be measured and the local light, and the beat of the backscattered light and the local light by receiving the combined light. Measurement of backscattered light including an optical receiver for receiving an electric signal, a detection circuit for detecting the amplitude or power of the beat electric signal, and a signal processing device for processing the signal detected by the detection circuit In the device, for modulating the emitted light from the continuous wave light source separated from the local oscillation light, or for modulating the pulsed light, or for modulating the backscattered light, or, It is characterized by comprising an optical modulator for modulating local light and a variable frequency modulation signal source for supplying a modulated electric signal to be inputted to the optical modulator.

【0018】本発明によれば、プローブ光を、または、
被測定光ファイバで後方に散乱された後方ブリルアン散
乱光を、または、局発光を光変調して、後方ブリルアン
錯乱光をコヒーレント検波し、後方ブリルアン散乱光と
局発光とのビート周波数を低周波とするので、経済的で
高速かつ高精度な後方ブリルアン散乱光の測定が可能と
なる。
According to the present invention, the probe light, or
The backward Brillouin scattered light scattered backward by the optical fiber to be measured or the local oscillation light is modulated, and the backward Brillouin scattered light is coherently detected, and the beat frequency of the backward Brillouin scattered light and the local oscillation light is set to a low frequency. Therefore, it is possible to economically measure the backward Brillouin scattered light at high speed and with high accuracy.

【0019】[0019]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明の
実施例について説明する。「第1の実施例」図1は本発
明の第1の実施例による後方散乱光(後方レーリー散乱
光)の測定装置の構成を示すブロック図であり、この図
において、1は発振スペクトル幅が狭く、干渉性(コヒ
ーレンシ)に優れた連続発振光源であり、具体的には、
DFB半導体レーザ、DBR半導体レーザ、光ファイバ
からの後方散乱光をフィードバックすることにより線幅
を狭めた半導体レーザ、単一モード発振の固体レーザ
(YAGレーザ、Erレーザ等)、気体レーザ(He−
Neレーザ、Arレーザ、Krレーザ等)、Er,N
d,Pr等の元素を添加した光ファイバを用いたファイ
バレーザ等である。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. [First Embodiment] FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a backscattered light (backward Rayleigh scattered light) measuring device according to a first embodiment of the present invention. In FIG. 1, 1 denotes an oscillation spectrum width. It is a continuous wave light source that is narrow and has excellent coherency.
DFB semiconductor laser, DBR semiconductor laser, semiconductor laser whose line width is narrowed by feeding back backscattered light from an optical fiber, single mode oscillation solid-state laser (YAG laser, Er laser, etc.), gas laser (He-
Ne laser, Ar laser, Kr laser, etc.), Er, N
It is a fiber laser using an optical fiber doped with an element such as d or Pr.

【0020】また、2は光変調器であり、光源1の出射
光を変調信号源3から出力される電気変調信号SM(例
えば、正弦波信号)により光変調する。光変調器2によ
り光変調された光は、光ファイバカプラ7により分岐さ
れ、その一方は被測定光ファイバ5に入射されるプロー
ブ光として使われ、他方はコヒーレント受信のための局
発光として使われる。光ファイバカプラ7から出射され
たプローブ光は、光パルス変調器4によりパルス光に変
調されて、光ファイバカプラ8を介して被測定光ファイ
バ5に入射される。そして、光ファイバ5で後方に散乱
された後方レーリー散乱光は、光ファイバカプラ8を通
過し、先に分離しておいた局発光と光ファイバカプラ9
により合波され、その合波光が光受信器10においてコ
ヒーレント受信される。なお、光受信器10において、
10aはFET増幅器、10bはフォトダイオードであ
る。
Reference numeral 2 denotes an optical modulator, which optically modulates the light emitted from the light source 1 with an electric modulation signal S M (for example, a sine wave signal) output from the modulation signal source 3. The light modulated by the optical modulator 2 is branched by the optical fiber coupler 7, one of which is used as the probe light incident on the optical fiber 5 to be measured, and the other of which is used as the local light for coherent reception. . The probe light emitted from the optical fiber coupler 7 is modulated into pulsed light by the optical pulse modulator 4 and is incident on the measured optical fiber 5 via the optical fiber coupler 8. Then, the backward Rayleigh scattered light scattered backward by the optical fiber 5 passes through the optical fiber coupler 8 to separate the local oscillation light and the optical fiber coupler 9 previously separated.
Are combined by the optical receiver 10, and the combined light is coherently received by the optical receiver 10. In the optical receiver 10,
10 a is a FET amplifier and 10 b is a photodiode.

【0021】この時、光パルス変調器4として音響光学
光変調器を使用した場合には、プローブパルス光の周波
数は、光パルス変調器4の入射光の周波数から音響光学
変調器中を伝搬させた音波の周波数fAOだけシフトする
ため、合波光の受信信号は、周波数fAOのビート電気信
号となる。そこで、ミキサ11、局発電気信号源12お
よび電気フィルタ13により、このビート電気信号の周
波数をダウンシフトさせ、検波回路14により2乗検波
または包絡線検波することにより、ビート電気信号のパ
ワーまたは振幅を測定する。このビート電気信号のパワ
ーは後方レーリー散乱光のパワーに対応している。
At this time, if an acousto-optical modulator is used as the optical pulse modulator 4, the frequency of the probe pulse light is propagated through the acousto-optical modulator from the frequency of the incident light of the optical pulse modulator 4. Since the frequency f AO of the sound wave is shifted, the reception signal of the combined light becomes a beat electric signal of the frequency f AO . Therefore, the mixer 11, the local electric signal source 12, and the electric filter 13 downshift the frequency of the beat electric signal, and the detection circuit 14 squares or envelope-detects the power or amplitude of the beat electric signal. To measure. The power of this beat electric signal corresponds to the power of the backward Rayleigh scattered light.

【0022】以上説明したように、コヒーレント受信に
より、高感度に後方レーリー散乱光を測定するわけであ
るが、既に説明したように、後方レーリー散乱光のパワ
ーは非常に微弱であるため、コヒーレント受信したにも
かかわらず、通常はS/Nは低い。そこで、光パルス変
調器4によって得られたプローブパルス光を多数回、被
測定光ファイバ5に入射し、その時測定されるそれぞれ
の後方レーリー散乱信号を信号処理装置15により平均
化処理し、S/Nを改善する。このときの光パルス変調
器4および信号処理装置15へのタイミング信号S
TMは、タイミング制御器6が与える。
As described above, the backward Rayleigh scattered light is measured with high sensitivity by the coherent reception. However, as already explained, the power of the backward Rayleigh scattered light is very weak, and therefore the coherent reception is performed. Nevertheless, the S / N is usually low. Therefore, the probe pulse light obtained by the optical pulse modulator 4 is made to enter the optical fiber 5 to be measured a number of times, and the respective backward Rayleigh scattered signals measured at that time are averaged by the signal processing device 15, and S / Improve N. Timing signal S to optical pulse modulator 4 and signal processing device 15 at this time
TM is provided by the timing controller 6.

【0023】さて、本発明の第1の実施例の最大の特徴
は、光変調器2による変調により発生した側帯波が被測
定光ファイバ5で散乱された後方レーリー散乱光を測定
することにある。したがって、タイミング制御器6から
のタイミング信号STMにより、光パルス変調器4に同期
させて、光変調器2の変調周波数を変化させると、周波
数が異なるプローブ光に対する後方レーリー散乱光を多
数回測定し、その平均値を求めることが可能となる。こ
のとき、既に説明したように、プローブ光の周波数が変
化すると、後方散乱された光波間の位相関係も変化する
ため、コヒーレント受信特有のフェージング雑音は大幅
に低減される。
The greatest feature of the first embodiment of the present invention is to measure the backward Rayleigh scattered light in which the sideband wave generated by the modulation by the optical modulator 2 is scattered by the optical fiber 5 to be measured. . Therefore, when the modulation frequency of the optical modulator 2 is changed in synchronization with the optical pulse modulator 4 by the timing signal S TM from the timing controller 6, the backward Rayleigh scattered light with respect to the probe light having different frequencies is measured many times. Then, it becomes possible to obtain the average value. At this time, as already described, when the frequency of the probe light changes, the phase relationship between the backscattered light waves also changes, so that fading noise specific to coherent reception is significantly reduced.

【0024】光変調器2として、たとえば、LiNbO
3やKTP結晶からなる光変調器を用いた場合、原理的
には、100GHz程度までの変調が可能である。した
がって、周波数確度および安定度<±1MHzの変調信
号源3を用いて、変調周波数を1MHzステップで、0
から100GHzまで変化させたとすると、105回以
上、周波数を変化させながら後方レーリー散乱光の測定
ができることになり、フェージング雑音は充分に低減さ
れる。また、光変調器2として、多重量子井戸構造の光
変調器を用いた場合、さらに高周波まで変調可能であ
り、より一層のフェージング雑音の低減が図られる。
As the optical modulator 2, for example, LiNbO is used.
When an optical modulator made of 3 or KTP crystal is used, in principle, modulation up to about 100 GHz is possible. Therefore, by using the modulation signal source 3 with frequency accuracy and stability <± 1 MHz, the modulation frequency is set to 0 in 1 MHz steps.
From 100 GHz to 100 GHz, the backward Rayleigh scattered light can be measured 10 5 or more times while changing the frequency, and fading noise is sufficiently reduced. Further, when an optical modulator having a multiple quantum well structure is used as the optical modulator 2, it is possible to modulate even higher frequencies, and fading noise can be further reduced.

【0025】本発明の第1の実施例においては、以上説
明したように、電気信号によりプローブ光の周波数を変
化させるので、確実に、なおかつ迅速に周波数変更でき
る。よって、これまでのように、周波数変更のために無
駄な時間を使うことなく、非常に効率良く測定が可能と
なる。
In the first embodiment of the present invention, as described above, the frequency of the probe light is changed by the electric signal, so that the frequency can be changed surely and quickly. Therefore, the measurement can be performed very efficiently without wasting time for changing the frequency as in the past.

【0026】さて、上述した光変調器2による光変調方
法には、強度変調および位相変調の2通りがある。な
お、周波数変調は、位相変調と等価なため、その説明を
省略する。以下、順を追って強度変調および位相変調に
ついて説明する。 (1)強度変調 今、光変調器2において、周波数pの正弦波信号で光源
1からの出射光を強度変調すると、その変調された光の
振幅は、 e(t)=EC{1+mcos(2πpt)}×sin(2πfCt)・・・ と表わすことができる。ここで、ECおよびfCは、それ
ぞれ光変調器2への入射光の振幅および周波数を表わ
す。また、mは変調度、tは時間を示す。今、式を展
開すると、 e(t)=ECsin(2πfCt) +(m/2)ECsin{2π(fC−p)t} +(m/2)ECsin{2π(fC+p)t}・・・ となる。式の右辺の第1項は、光源1からの出射光そ
のものであり、搬送波に相当する。式の右辺の第2項
と第3項とは、変調によって生じた側帯波であり、その
周波数は、周波数pだけシフトしている。
There are two methods of optical modulation by the optical modulator 2 described above, intensity modulation and phase modulation. Since frequency modulation is equivalent to phase modulation, its description is omitted. Hereinafter, the intensity modulation and the phase modulation will be described in order. (1) Intensity Modulation Now, in the optical modulator 2, when the emission light from the light source 1 is intensity-modulated by the sine wave signal of the frequency p, the amplitude of the modulated light is e (t) = E C {1 + mcos ( 2πpt)} × sin (2πf C t) ... Here, E C and f C respectively represent the amplitude and frequency of the incident light on the optical modulator 2. Further, m represents the modulation factor and t represents time. Now, expanding the equation, e (t) = E C sin (2πf C t) + (m / 2) E C sin {2π (f C −p) t} + (m / 2) E C sin {2π (F C + p) t} ... The first term on the right side of the equation is the emitted light itself from the light source 1, and corresponds to the carrier wave. The second and third terms on the right side of the equation are sideband waves generated by the modulation, and their frequencies are shifted by the frequency p.

【0027】しかし、図1に示した第1の実施例の構成
においては、光受信器10で受信される搬送波による後
方レーリー散乱光と局発光とのビート周波数は、側帯波
と局発光とのビート周波数と一致してしまう。したがっ
て、側帯波による後方レーリー散乱光だけを分離して測
定はできない。また、式からわかるように、搬送波の
光の周波数は、光変調器2による変調によっても変化し
ないため、搬送波による後方レーリー散乱光のフェージ
ング雑音は、低減しない。
However, in the configuration of the first embodiment shown in FIG. 1, the beat frequencies of the backward Rayleigh scattered light due to the carrier wave received by the optical receiver 10 and the local oscillation light are the sideband wave and the local oscillation light. It matches the beat frequency. Therefore, only the backward Rayleigh scattered light due to the sideband cannot be separated and measured. Further, as can be seen from the formula, the frequency of the light of the carrier wave does not change even by the modulation by the optical modulator 2, so the fading noise of the backward Rayleigh scattered light due to the carrier wave is not reduced.

【0028】したがって、フェージング雑音の低減が期
待できる側帯波による後方レーリー散乱光パワーと、フ
ェージング雑音の低減が期待できない搬送波による後方
レーリー散乱光パワーとの比は、2×(m/2)2 =m
2 /2であり、変調度mの値を最大値の1としても、
0.5になるに過ぎない。つまり、光変調器2に強度変
調器を使用した場合には、フェージング雑音の低減度は
比較的小さい。
Therefore, the ratio of the backward Rayleigh scattered light power due to the sideband that can be expected to reduce fading noise and the backward Rayleigh scattered light power due to the carrier that cannot be expected to reduce fading noise is 2 × (m / 2) 2 = m
A 2/2, also the value of the modulation m as a maximum value,
It is only 0.5. That is, when an intensity modulator is used as the optical modulator 2, the degree of fading noise reduction is relatively small.

【0029】(2)位相変調 今、光変調器2において、正弦波信号で光源1からの出
射光を位相変調すると、その変調された光の振幅は、 e(t)=ECsin{2πfCt+Δφcos(2πpt)}・・・ と表わすことができる。ここで、Δφは位相偏移を示
す。式を展開すると、 e(t)=EC{J0(Δφ)sin(2πfCt) +J1(Δφ)cos〔2π(fC+p)t〕 +J1(Δφ)cos〔2π(fC−p)t〕 +J2(Δφ)cos〔2π(fC+2p)t〕 +J2(Δφ)cos〔2π(fC−2p)t〕 +J3(Δφ)cos〔2π(fC+3p)t〕 +J3(Δφ)cos〔2π(fC−3p)t〕 +・・・・・・}・・・ となる。式の右辺の第1項は、光位相変調器への入射
光と同じ周波数を持つ搬送波であり、第2項以下の偶数
項は、上側側帯波、奇数項は、下側側帯波である。Jn
は、n次の第1種ベッセル関数を示す。ここで、図2に
第1種ベッセル関数を示す。図2から、位相偏移Δφ
を、J0(x)のm番目の零点(j0.m;j0. 1=2.4
05,j0.2=5.520,j0.3=8.654,・・・
・)に選ぶと、搬送波のパワーを零にすることが可能で
あることがわかる。すなわち、光変調器2に、位相変調
器を使用することにより、上述した強度変調の場合と異
なり、側帯波による後方レーリー散乱光のみを測定する
ことが可能となり、その結果、フェージング雑音が大幅
に低減される。
(2) Phase Modulation Now, in the optical modulator 2, when the emitted light from the light source 1 is phase-modulated with a sine wave signal, the amplitude of the modulated light is e (t) = E C sin {2πf It can be expressed as C t + Δφ cos (2πpt)} ... Here, Δφ represents the phase shift. Expanding the equation, e (t) = E C {J 0 (Δφ) sin (2πf C t) + J 1 (Δφ) cos [2π (f C + p) t] + J 1 (Δφ) cos [2π (f C −p) t] + J 2 (Δφ) cos [2π (f C + 2p) t] + J 2 (Δφ) cos [2π (f C −2p) t] + J 3 (Δφ) cos [2π (f C + 3p) t ] + J 3 (Δφ) cos [2π (f C −3p) t] + ... The first term on the right side of the equation is a carrier wave having the same frequency as the incident light to the optical phase modulator, the even terms and the second term and below are the upper sideband waves, and the odd terms are the lower sideband waves. J n
Indicates the n-th order Bessel function of the first kind. Here, FIG. 2 shows the Bessel function of the first kind. From FIG. 2, the phase shift Δφ
The, m-th zero of J 0 (x) (j 0.m ; j 0. 1 = 2.4
05, j 0.2 = 5.520, j 0.3 = 8.654, ...
It is understood that it is possible to make the carrier power zero by selecting *). That is, by using a phase modulator for the optical modulator 2, unlike the case of the intensity modulation described above, it is possible to measure only the backward Rayleigh scattered light due to sidebands, and as a result, fading noise is significantly reduced. Will be reduced.

【0030】「第2の実施例」次に、本発明の第2の実
施例について説明する。図3は本発明の第2の実施例に
よる後方散乱光(後方ブリルアン散乱光)の測定装置の
構成を示すブロック図であり、この図において、図1の
各部に対応する部分には同一の符号を付け、その説明を
省略する。図3に示す測定装置が図1のものと異なる点
は、光受信器10に入力する局発光を、光変調器2によ
り変調された光ではなく、光源1の出力光の一部から供
給している点である。
[Second Embodiment] Next, a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of a backscattered light (backward Brillouin scattered light) measuring apparatus according to the second embodiment of the present invention. In this figure, parts corresponding to the parts in FIG. , And the description is omitted. 3 is different from that of FIG. 1 in that the local light input to the optical receiver 10 is supplied not from the light modulated by the optical modulator 2 but from a part of the output light of the light source 1. That is the point.

【0031】以下、上述した第1の実施例の場合と同様
に、光変調器2による変調が強度変調の場合と位相変調
の場合について説明する。 (1)強度変調 強度変調された光のスペクトルは、上述した式からわ
かるように、搬送波(周波数fC)の両側に側帯波(周
波数fC±p)が発生したものであり、図4(a)に示
した通りである。この変調された光が、光パルス変調器
4によりパルス光に変換されたとき、パルス光のスペク
トルは、図4(b)に示すものとなる。この図によれ
ば、パルス光のスペクトル線幅は、パルス化により、2
/W(Wは光パルス幅)だけ広がっている。
Hereinafter, similar to the case of the first embodiment described above, the case where the modulation by the optical modulator 2 is the intensity modulation and the phase modulation will be described. (1) Intensity Modulation The spectrum of the intensity-modulated light is one in which sidebands (frequency f C ± p) are generated on both sides of the carrier wave (frequency f C ) as can be seen from the above equation, and FIG. As shown in a). When this modulated light is converted into pulsed light by the optical pulse modulator 4, the spectrum of the pulsed light is as shown in FIG. 4 (b). According to this figure, the spectral line width of pulsed light is 2
/ W (W is the optical pulse width).

【0032】このパルス光が被測定光ファイバ5で後方
に散乱された後方散乱光は、後方レーリー散乱光と後方
ブリルアン散乱光からなる。後方レーリー散乱光は、周
波数シフトが伴わないので、そのスペクトルは入射光と
同じであり、図4(b)に示したままのものである。一
方、後方ブリルアン散乱光は、周波数がfBだけダウン
シフトするストークス光と、周波数がfBだけアップシ
フトする反ストークス光とからなり、そのスペクトルは
それぞれ図4(c)および(d)に示すものとなる。ま
た、後方ブリルアン散乱光のスペクトル線幅は、ブリル
アン線幅ΔfBだけさらに広がっている。
The backscattered light obtained by scattering the pulsed light backward by the optical fiber 5 to be measured is composed of rear Rayleigh scattered light and rear Brillouin scattered light. The backward Rayleigh scattered light is not accompanied by frequency shift, and therefore its spectrum is the same as that of the incident light and remains as shown in FIG. 4 (b). On the other hand, backward Brillouin scattered light and Stokes light frequency is only downshift f B, consists of a anti-Stokes light frequency is only upshift f B, respectively shown in FIG. 4 the spectrum (c) and (d) Will be things. Further, the spectral line width of the backward Brillouin scattered light is further widened by the Brillouin line width Δf B.

【0033】これらの後方散乱光を周波数fCの局発光
(図4(e)参照)と、光ファイバカプラ9により合波
し、コヒーレント検波する。このとき、光受信器10で
受信されるビート電気信号スペクトルは、図5(a)に
示す通りである。図5(a)において、信号aは後方レ
ーリー散乱光、信号bおよびdは側帯波による後方ブリ
ルアン散乱光、信号cは搬送波による後方ブリルアン散
乱光にそれぞれ対応する受信信号である。
These backscattered lights are combined with local light of frequency f C (see FIG. 4 (e)) by the optical fiber coupler 9 and coherent detection is performed. At this time, the beat electric signal spectrum received by the optical receiver 10 is as shown in FIG. In FIG. 5A, a signal a is a backward Rayleigh scattered light, signals b and d are backward Brillouin scattered light due to sidebands, and a signal c is a received signal corresponding to backward Brillouin scattered light due to a carrier wave.

【0034】このうち、信号cおよびdは、周波数がf
B(〜13GHz)以上の高周波信号であり、この信号
を光受信器10で高感度に受信することは難しい。しか
し、変調周波数pを周波数fBに近い値に選ぶことによ
り、信号bは、周波数|p−fB|の低周波信号とな
り、光受信器10で高感度に受信可能となる。さらに、
光受信器10の低域遮断周波数fLCおよび高域遮断周波
数fUCを式および式で示すように選ぶと、強大な後
方レーリー散乱光を遮断し、後方ブリルアン散乱光に対
応した信号bのみが受信可能となる。 1/W≦fLC≦|p−fB|−{1/W+(ΔfB/2)}・・・ |p−fB|+{1/W+(ΔfB/2)}≦fUC・・・
Of these signals, the signals c and d have a frequency f.
It is a high frequency signal of B (up to 13 GHz) or higher, and it is difficult for the optical receiver 10 to receive this signal with high sensitivity. However, by selecting the modulation frequency p to be a value close to the frequency f B , the signal b becomes a low frequency signal of frequency | p−f B |, and the optical receiver 10 can receive it with high sensitivity. further,
If the low cutoff frequency f LC and the high cutoff frequency f UC of the optical receiver 10 are selected as shown in the formulas and formulas, the strong backward Rayleigh scattered light is blocked and only the signal b corresponding to the backward Brillouin scattered light is obtained. It becomes possible to receive. 1 / W ≦ f LC ≦ | p-f B | - {1 / W + (Δf B / 2)} ··· | p-f B | + {1 / W + (Δf B / 2)} ≦ f UC ·・ ・

【0035】この信号bをそのまま、検波回路14に入
力してもよいが、検波回路14またはその後の信号処理
装置15においてディジタル信号処理を行なうことを考
慮すると、この信号bをベースバンド信号に変換するこ
とが望ましい。そこで、この信号bをさらに局発電気信
号源12からの周波数fL=|p−fB|の電気信号とミ
キサ11によりミキシングし、帯域幅B〔1/W+(Δ
B/2)≦B≦fL+|p−fB|−{1/W+(ΔfB
/2)}〕のローパスフィルタを通すことにより、ベー
スバンド信号b1を得る(図5(b)参照)。
This signal b may be input to the detection circuit 14 as it is, but in consideration of performing digital signal processing in the detection circuit 14 or the signal processing device 15 thereafter, the signal b is converted into a baseband signal. It is desirable to do. Therefore, the signal b is further mixed by the mixer 11 with the electric signal of the frequency f L = | p−f B | from the local electric signal source 12, and the bandwidth B [1 / W + (Δ
f B / 2) ≦ B ≦ f L + | p−f B | − {1 / W + (Δf B
/ 2)}] is passed through to obtain a baseband signal b1 (see FIG. 5B).

【0036】なお、上述した説明からわかるように、被
測定光ファイバ5のブリルアンシフトfBは、受信信号
のパワーが最大となるときの変調周波数pと、局発電気
信号源12の周波数fLとを用いて、 fB=p−fL(p−fB>0のとき) fB=p+fL(p−fB<0のとき) で与えられる。
As can be seen from the above description, the Brillouin shift f B of the optical fiber 5 to be measured is the modulation frequency p when the power of the received signal is maximum and the frequency f L of the local electric signal source 12. And, f B = p−f L (when p−f B > 0) f B = p + f L (when p−f B <0)

【0037】さて、上述した説明からわかるように、図
5(a)に示す信号bは、ストークス光と反ストークス
光が電気信号の周波数スペクトル上で重なった信号であ
る。したがって、上述した第2の実施例は、後方ブリル
アン散乱光の信号強度を高めたい場合に適している。し
かし、一方で、ストークス光と反ストークス光とを分離
して測定したい場合(たとえば、ストークス光と反スト
ークス光の散乱計数の温度依存性の差異を応用した温度
計測の場合等)もある。このようなときには、信号光あ
るいは局発光の周波数をシフトさせてやればよい。たと
えば、光パルス変調器4に音響光学光変調器を使用する
と、変調されたパルス光の周波数は、音響光学光変調器
を伝わる音波の周波数fAOだけシフトする。このとき、
後方レーリ散乱光、後方ブリルアン散乱光のストークス
光および反ストークス光のスペクトルは、図4(b)〜
(d)において、周波数fAOだけシフトしたもので与え
られる。今、周波数fAOまたはpを式を満足するよう
に選んだときに、光受信器10で受信されるビート電気
信号のスペクトルを図6に示す。 fAO=|p−fB|・・・ この時、ベースバンド信号として受信される信号b′
は、p−fB>0のとき、反ストークス光に、p−fB
0のとき、ストークス光に、それぞれ対応する。したが
って、信号光、後方散乱光、あるいは、局発光の周波数
をシフトさせることにより、後方ブリルアン散乱光のス
トークス光と反ストークス光とを分離して測定すること
ができる。
As can be seen from the above description, the signal b shown in FIG. 5 (a) is a signal in which the Stokes light and the anti-Stokes light overlap on the frequency spectrum of the electric signal. Therefore, the second embodiment described above is suitable for increasing the signal intensity of the backward Brillouin scattered light. However, on the other hand, there are cases where it is desired to measure the Stokes light and the anti-Stokes light separately (for example, in the case of temperature measurement in which the difference in the temperature dependence of the scattering coefficient of the Stokes light and the anti-Stokes light is applied). In such a case, the frequency of the signal light or the local light may be shifted. For example, when an acousto-optic light modulator is used as the optical pulse modulator 4, the frequency of the modulated pulsed light is shifted by the frequency f AO of the sound wave transmitted through the acousto-optic light modulator. At this time,
The spectra of the Stokes light and the anti-Stokes light of the backward Rayleigh scattered light and the backward Brillouin scattered light are shown in FIG.
In (d), it is given by being shifted by the frequency f AO . FIG. 6 shows the spectrum of the beat electric signal received by the optical receiver 10 when the frequency f AO or p is selected so as to satisfy the equation. f AO = | p−f B | ... At this time, the signal b ′ received as the baseband signal
When p−f B > 0, the anti-Stokes light has p−f B <
When 0, it corresponds to Stokes light. Therefore, by shifting the frequency of the signal light, the backscattered light, or the local light, the Stokes light of the backward Brillouin scattered light and the anti-Stokes light can be separately measured.

【0038】なお、上述した説明からわかるように、被
測定光ファイバ5のブリルアンシフトfBは、受信信号
のパワーが最大となるときの変調周波数pと、音響光学
光変調器の周波数シフトfAOを用いて、 fB=p−fAO(p−fB>0のとき) fB=p+fAO(p−fB<0のとき) で与えられる。
As can be seen from the above description, the Brillouin shift f B of the optical fiber 5 to be measured is the modulation frequency p at which the power of the received signal is maximum and the frequency shift f AO of the acousto-optical modulator. F B = p−f AO (when p−f B > 0) f B = p + f AO (when p−f B <0)

【0039】(2)位相変調 図3の構成において、光変調器2に位相変調器を使用し
た場合について説明する。位相変調された光は、式か
らもわかるように、周波数fOの搬送波成分と、周波数
(fO±p)の1次の側帯波以外に、周波数(fO±2
p),(fO±3p),・・・の高次の側帯波も含む。
しかし、これらの高次の側帯波と、周波数fOの局発光
とのビート電気信号の周波数は、(p〜fB)のとき、
(〜2fB),(〜3fB),・・・と非常に高周波とな
るため、実質、これらの高次の側帯波による後方散乱光
信号は光受信器10では受信されない。
(2) Phase Modulation A case where a phase modulator is used as the optical modulator 2 in the configuration of FIG. 3 will be described. Phase-modulated light, as can be seen from the equation, the carrier component of the frequency f O, in addition to first-order sideband of the frequency (f O ± p), frequency (f O ± 2
p), (f O ± 3p), etc., including higher sidebands.
However, when the frequency of the beat electric signal between these higher-order sidebands and the local oscillation light of frequency f O is (p to f B ),
Since the frequencies are very high as (˜2f B ), (˜3 f B ), ..., Backscattered light signals due to these higher-order sidebands are not substantially received by the optical receiver 10.

【0040】したがって、(p〜fB)の周波数で位相
変調したとき、光受信器10で受信された電気信号のス
ペクトルは、強度変調した場合と同じとなり、図5
(a)で与えられる。ただし、位相変調の場合には、位
相偏移Δφを、j0.m(第1種ベッセル関数の根)に選
ぶことにより、変調された光の搬送波成分を零にするこ
とが可能なため、図5(a)における強大な後方レーリ
ー散乱光に対応した信号aを消滅させることができる。
したがって、位相変調を採用することにより、光受信器
10における低域遮断周波数特性に要求される条件を大
幅に緩和することが可能となる。
Therefore, when the phase modulation is performed at the frequency of (p to f B ), the spectrum of the electric signal received by the optical receiver 10 becomes the same as the case of the intensity modulation, and FIG.
Given in (a). However, in the case of phase modulation, by selecting the phase shift Δφ as j 0.m (root of the Bessel function of the first kind), it is possible to make the carrier component of the modulated light zero. The signal a corresponding to the strong backward Rayleigh scattered light in FIG. 5A can be extinguished.
Therefore, by adopting the phase modulation, it is possible to significantly relax the condition required for the low cutoff frequency characteristic in the optical receiver 10.

【0041】また、後方ブリルアン散乱光のストークス
光と反ストークス光とを分離して測定するため、プロー
ブ光、後方散乱光、または、局発光の周波数をシフトさ
せた場合においても、図6からわかるように、後方レー
リー散乱光信号を遮断するために、光受信器10の周波
数特性に要求される条件を大幅に緩和することが可能で
ある。
Further, since the Stokes light of the backward Brillouin scattered light and the anti-Stokes light are separately measured, it can be seen from FIG. 6 even when the frequency of the probe light, the back scattered light, or the local light is shifted. As described above, in order to block the backward Rayleigh scattered light signal, it is possible to greatly relax the condition required for the frequency characteristic of the optical receiver 10.

【0042】さらに、位相変調は、強度変調に比べて、
次のような利点も有する。すなわち、位相偏移Δφを適
当な値に選ぶことにより、図2からもわかるように、搬
送波に比べ、測定信号である側帯波のパワーを大きくす
ることができる。これは、後方散乱光の測定系のダイナ
ミックレンジを高めるため、プローブ光を光増幅する場
合、特に有利に働く。なぜならば、光増幅により得るこ
とが可能な光パワー、あるいは、被測定光ファイバに入
力可能な光パワーには、それぞれ上限があるため、側帯
波のパワーが搬送波のパワーにくらべて大きいとき、最
大の側帯波パワーを光増幅によって得、かつ、被測定光
ファイバ5に入射可能となるからである。
Furthermore, the phase modulation has a
It also has the following advantages. That is, by selecting an appropriate value for the phase shift Δφ, as can be seen from FIG. 2, the power of the sideband which is the measurement signal can be made larger than that of the carrier wave. This enhances the dynamic range of the measurement system for backscattered light, and thus works particularly advantageously when the probe light is optically amplified. This is because there is an upper limit on the optical power that can be obtained by optical amplification or the optical power that can be input to the optical fiber under test, so when the sideband power is larger than the carrier power, the maximum This is because the sideband power of 1 can be obtained by optical amplification and can be incident on the optical fiber 5 to be measured.

【0043】「第3の実施例」次に、本発明の第3の実
施例について説明する。図7は本発明の第3の実施例に
よる後方散乱光(後方ブリルアン散乱光)の測定装置の
構成を示すブロック図であり、この図において、図3の
各部に対応する部分には同一の符号を付け、その説明を
省略する。図7に示す測定装置が図3のものと異なる点
は、被測定光ファイバ5に入射するプローブ光ではな
く、被測定光ファイバ5からの後方散乱光を光変調器2
により光変調し、その変調された後方ブリルアン散乱光
の側帯波をコヒーレント検波する点である。なお、光フ
ァイバカプラ9により局発光と合波される後方散乱光の
スペクトルは、上述した第2の実施例の場合(図4
(b)〜(d)参照)と全く同一である。したがって、
本実施例においても、第2の実施例の場合と同様、後方
ブリルアン散乱光を高感度で測定することが可能であ
る。
[Third Embodiment] Next, a third embodiment of the present invention will be described. FIG. 7 is a block diagram showing the configuration of a backscattered light (backward Brillouin scattered light) measuring apparatus according to the third embodiment of the present invention. In this figure, parts corresponding to those in FIG. , And the description is omitted. The measuring apparatus shown in FIG. 7 differs from that of FIG. 3 in that the backscattered light from the measured optical fiber 5 is not the probe light incident on the measured optical fiber 5 but the optical modulator 2
It is a point where the sideband wave of the modulated backward Brillouin scattered light is coherently detected by the light modulation by. The spectrum of the backscattered light that is combined with the local light by the optical fiber coupler 9 is the same as in the case of the second embodiment (see FIG. 4).
(See (b) to (d)). Therefore,
Also in this embodiment, it is possible to measure the backward Brillouin scattered light with high sensitivity as in the case of the second embodiment.

【0044】「第4の実施例」次に、本発明の第4の実
施例について説明する。図8は本発明の第4の実施例に
よる後方散乱光(後方ブリルアン散乱光)の測定装置の
構成を示すブロック図であり、この図において、図3の
各部に対応する部分には同一の符号を付け、その説明を
省略する。図8に示す測定装置が図3のものと異なる点
は、被測定光ファイバ5に入射するプローブ光、あるい
は、被測定光ファイバ5からの後方散乱光ではなく、局
発光を光変調器2により光変調し、その変調された局発
光の側帯波を用いて、後方ブリルアン散乱光をコヒーレ
ント検波する点にある。
[Fourth Embodiment] Next, a fourth embodiment of the present invention will be described. FIG. 8 is a block diagram showing the configuration of a backscattered light (backward Brillouin scattered light) measuring apparatus according to the fourth embodiment of the present invention. In this figure, parts corresponding to those in FIG. , And the description is omitted. The measurement apparatus shown in FIG. 8 is different from that shown in FIG. 3 in that the local light generated by the optical modulator 2 is not the probe light incident on the measured optical fiber 5 or the backscattered light from the measured optical fiber 5. This is a point where the light is modulated and the backward Brillouin scattered light is coherently detected using the sideband wave of the modulated local light.

【0045】ここで、本実施例における各光波と電気信
号のスペクトルを図9および図10に示す。図9(a)
〜(e)は、それぞれ、光源出射光、後方レーリー散乱
光、後方ブリルアン散乱光のストークス光、後方ブリル
アン散乱光の反ストークス光および周波数pで強度変調
された局発光のスペクトルを示す。また、光受信器10
で受信されるビート電気信号のスペクトルを図10に示
す。このスペクトルは、後方レーリー散乱光に対応する
周波数pの信号eを除くと、図5(a)に示した第2の
実施例および第3の実施例のときのスペクトルと同じで
ある。
Here, the spectra of each light wave and electric signal in this embodiment are shown in FIGS. 9 and 10. FIG. 9 (a)
(E) show the spectra of the light emitted from the light source, the backward Rayleigh scattered light, the Stokes light of the backward Brillouin scattered light, the anti-Stokes light of the backward Brillouin scattered light, and the local light intensity-modulated at the frequency p, respectively. In addition, the optical receiver 10
FIG. 10 shows the spectrum of the beat electric signal received by the. This spectrum is the same as the spectra in the second and third embodiments shown in FIG. 5A, except for the signal e of frequency p corresponding to the backward Rayleigh scattered light.

【0046】さらに、第2の実施例のときと同様に、光
パルス変調器4に音響光学変調器を使用して、プローブ
光の周波数をfAOだけシフトしたとき、光受信器10で
受信される電気信号のスペクトルは、第2の実施例およ
び第3の実施例ときのスペクトル(図6参照)に周波数
(p±fAO)の信号を加えたものに過ぎない。したがっ
て、本実施例においても、第2の実施例および第3の実
施例と同様、高感度で後方ブリルアン散乱光を測定する
ことが可能である。なお、強度変調の代わりに、位相変
調を使用した場合においても、同様に後方ブリルアン散
乱光を測定可能なことは、これまでの実施例の場合と全
く同じである。
Further, as in the case of the second embodiment, when an acousto-optic modulator is used for the optical pulse modulator 4 to shift the frequency of the probe light by f AO , it is received by the optical receiver 10. The spectrum of the electric signal is only the spectrum of the second and third embodiments (see FIG. 6) plus the signal of frequency (p ± f AO ). Therefore, also in the present embodiment, it is possible to measure the backward Brillouin scattered light with high sensitivity as in the second and third embodiments. Note that the backward Brillouin scattered light can be measured in the same manner even when phase modulation is used instead of intensity modulation, which is exactly the same as in the above-described embodiments.

【0047】「第5の実施例」次に、本発明の第5の実
施例について説明する。上述した第1ないし第4の実施
例の説明からわかるように、本発明においては、後方レ
ーリー散乱光の測定系も、後方ブリルアン散乱光の測定
系も、同一の部品を使用しているが、その構成は異な
る。そこで、第5の実施例は、光スイッチを使用するこ
とにより、両測定系を簡単に切り替えて測定可能とする
ものである。図11〜図13は本発明の第5の実施例に
よる後方散乱光の測定装置の構成を示すブロック図であ
り、これらの図において、図1の各部に対応する部分に
は同一の符号を付け、その説明を省略する。図11〜図
13においては、入出力端子x1、x2およびy1〜y3
有する光スイッチ16と、入出力端子x1′、x2′およ
びy1′〜y3′を有する光スイッチ17と、端子y1
1′を結ぶ光ファイバ18と、端子y3とy3′を結ぶ
光ファイバ19が新たに設けられている。
[Fifth Embodiment] Next, a fifth embodiment of the present invention will be described. As can be seen from the above description of the first to fourth embodiments, the present invention uses the same components for both the backward Rayleigh scattered light measurement system and the backward Brillouin scattered light measurement system. Its configuration is different. Therefore, the fifth embodiment uses an optical switch to easily switch between the two measurement systems to enable measurement. 11 to 13 are block diagrams showing the configuration of a backscattered light measuring apparatus according to a fifth embodiment of the present invention. In these figures, parts corresponding to those in FIG. , The description is omitted. 11 to 13, an optical switch 16 having input / output terminals x 1 , x 2 and y 1 to y 3 and an optical switch 16 having input / output terminals x 1 ′, x 2 ′ and y 1 ′ to y 3 ′. A switch 17, an optical fiber 18 connecting the terminals y 1 and y 1 ′, and an optical fiber 19 connecting the terminals y 3 and y 3 ′ are newly provided.

【0048】図11は上述した第1の実施例の構成(図
1参照)と、第2の実施例の構成(図3参照)とが切替
可能な構成である。図11においては、光パルス変調器
4を光スイッチ17の端子x1′と光ファイバカプラ8
との間の光路に配置しているが、これは、光ファイバカ
プラ7と光スイッチ16の端子x1の間に配置してもよ
い。図11に示す測定装置の動作は以下の通りである。
図1に示した第1の実施例の系を構成するには、光スイ
ッチ16においては、図11において実線で示したよう
に、端子x1とy1とを、また、端子x2とy2とを接続状
態とする。同時に、光スイッチ17においても、図11
において実線で示したように、端子x1′とy1′とを、
また、端子x2′とy2′とを接続状態とする。
FIG. 11 shows a configuration in which the configuration of the above-described first embodiment (see FIG. 1) and the configuration of the second embodiment (see FIG. 3) can be switched. In FIG. 11, the optical pulse modulator 4 is connected to the terminal x 1 ′ of the optical switch 17 and the optical fiber coupler 8.
Although it is arranged in the optical path between the optical fiber coupler 7 and the optical switch 16, it may be arranged between the optical fiber coupler 7 and the terminal x 1 of the optical switch 16. The operation of the measuring device shown in FIG. 11 is as follows.
In order to configure the system of the first embodiment shown in FIG. 1, in the optical switch 16, as shown by the solid line in FIG. 11, the terminals x 1 and y 1 and the terminals x 2 and y are provided. 2 and are connected. At the same time, in the optical switch 17, as shown in FIG.
, The terminals x 1 ′ and y 1 ′ are
Also, the terminals x 2 ′ and y 2 ′ are connected.

【0049】次に、図3に示した第2の実施例の系を構
成するには、光スイッチ16においては、図11におい
て破線で示したように、端子x1とy2とが、また、端子
2とy3とが接続状態となるように切り替える。同時
に、光スイッチ17においても、図11において破線で
示したように、端子x1′とy2′とが、また、端子
2′とy3′とが接続状態となるように切り替える。
Next, the system of the second embodiment shown in FIG. 3 is constructed.
To achieve this, the optical switch 16 has the structure shown in FIG.
, The terminal x1And y2But also the terminal
x2And y3Switch so that and become connected. simultaneous
Also in the optical switch 17, the broken line in FIG.
As shown, terminal x1'And y2'Is also the terminal
x 2'And y3′ Is switched to the connected state.

【0050】図12は、第1の実施例の構成(図1参
照)と、第3の実施例の構成(図7参照)とが切替可能
な構成であり、図13は、第1の実施例の構成(図1参
照)と、第4の実施例の構成(図8参照)とが切替可能
な構成である。なお、これらの装置の動作は、上述した
図11の装置とほぼ同様であるので、その説明を省略す
る。
FIG. 12 shows a configuration in which the configuration of the first embodiment (see FIG. 1) and the configuration of the third embodiment (see FIG. 7) can be switched, and FIG. 13 shows the first implementation. The configuration of the example (see FIG. 1) and the configuration of the fourth embodiment (see FIG. 8) are switchable configurations. The operation of these devices is almost the same as that of the device of FIG. 11 described above, and thus the description thereof is omitted.

【0051】なお、図11〜図13において、光スイッ
チ16あるいは17は、機械式、熱効果型、電気光学効
果型、音響光学型等、種々のものが使用可能であるが、
本発明においては、切替時間の高速性はそれほど要求さ
れないため、経済的で、挿入損が少なく、かつ、クロス
トークに優れる機械式のものが適する。その一例とし
て、スライド式光スイッチの構成を図14に示す。この
光スイッチは、図14に示すように、複数の光導波路ま
たは光ファイバ20を、等間隔に整列させたもの(Uと
V)を2個対向させた構造となっている。図14からわ
かるように、UまたはVを整列方向にスライドさせるこ
とにより、切替ができる。また、図15に光スイッチ1
6および17を一体化したスライド式光スイッチの構成
を示す。図15(a)および(b)のどちらの光スイッ
チも、整列間隔分だけスライドさせることにより、上述
した切替が可能となる。
11 to 13, various types of optical switches 16 or 17 such as mechanical type, thermal effect type, electro-optical effect type, acousto-optical type can be used.
In the present invention, a mechanical type that is economical, has a small insertion loss, and is excellent in crosstalk is suitable because high speed switching time is not required so much. As an example thereof, FIG. 14 shows the configuration of a slide type optical switch. As shown in FIG. 14, this optical switch has a structure in which a plurality of optical waveguides or optical fibers 20 aligned at equal intervals (U and V) are opposed to each other. As can be seen from FIG. 14, switching can be performed by sliding U or V in the alignment direction. In addition, the optical switch 1 shown in FIG.
The structure of the slide type optical switch in which 6 and 17 are integrated is shown. Both of the optical switches shown in FIGS. 15A and 15B can be switched by sliding for the alignment interval.

【0052】以上説明した第1ないし第5の実施例にお
いては、全て光パルス変調器4を使用した例を示した
が、これは、被測定光ファイバ5の各位置からの後方散
乱光を、時間的に分離して測定し、その被測定光ファイ
バ5の長さ方向の分布を得るためである。したがって、
被測定光ファイバ5全体からの後方散乱光の全パワーを
測定する場合には、光パルス変調器4は必要ではない。
In the above-described first to fifth embodiments, all examples using the optical pulse modulator 4 are shown. This is because the backscattered light from each position of the optical fiber 5 to be measured is This is because the measurement is performed by temporally separating and the distribution in the length direction of the measured optical fiber 5 is obtained. Therefore,
The optical pulse modulator 4 is not necessary when measuring the total power of the backscattered light from the entire measured optical fiber 5.

【0053】また、上述した第2ないし第4の実施例お
よび第5の実施例の最初の構成(図3、図7、図8およ
び図11参照)において、光源1からの出射光は、ま
ず、光変調器2により変調された後、光パルス変調器4
によりパルス変調された例を示したが、これらの順番は
逆であってもよいことはいうまでもない。さらに、本発
明においては、通常、光出力の小さい、コヒーレント光
源を光源1に使用するため、光ファイバ増幅器、また
は、半導体レーザ増幅器等の光増幅器を併せて使用する
ことは、本発明の測定ダイナミックレンジを向上させる
上で非常に効果的である。この光増幅器の挿入位置は、
上述した図1、図3、図7、図8および図11〜図13
において、光源1と光ファイバカプラ7との間、光ファ
イバカプラ7と光ファイバカプラ8との間、光ファイバ
カプラ8と被測定光ファイバ5との間、光ファイバカプ
ラ8と光ファイバカプラと9の間および光ファイバカプ
ラ7と光ファイバカプラ9との間のいずれの位置でもよ
い。
In the first configuration of the second to fourth embodiments and the fifth embodiment (see FIGS. 3, 7, 8 and 11), the light emitted from the light source 1 is first emitted. , The optical pulse modulator 4 after being modulated by the optical modulator 2.
However, it is needless to say that the order may be reversed. Furthermore, in the present invention, since a coherent light source having a small optical output is usually used for the light source 1, it is not necessary to use an optical fiber amplifier or an optical amplifier such as a semiconductor laser amplifier together. It is very effective in improving the range. The insertion position of this optical amplifier is
1, FIG. 3, FIG. 7, FIG. 8 and FIG.
In the section, between the light source 1 and the optical fiber coupler 7, between the optical fiber coupler 7 and the optical fiber coupler 8, between the optical fiber coupler 8 and the measured optical fiber 5, and between the optical fiber coupler 8 and the optical fiber coupler 9. , And between the optical fiber coupler 7 and the optical fiber coupler 9.

【0054】加えて、上述した第2ないし第4の実施例
においては、局発光には光源1の出射光の一部を使用す
る場合のみについて説明したが、注入同期等の手段によ
り、光源1と同一の周波数で発振する他の光源からの出
射光を局発光に使用してもよい。このときは、光源を多
く使用するというデメリットがあるものの、周波数制御
の高速性という特長を損なわずに、かつ、コヒーレント
受信に必要とされる局発光パワーを充分に得ることが可
能というメリットが生じる。
In addition, in the above-mentioned second to fourth embodiments, only the case where a part of the emitted light of the light source 1 is used for the local light emission has been described, but the light source 1 can be used by means such as injection locking. Light emitted from another light source that oscillates at the same frequency as the above may be used for local light. In this case, although there is a demerit that many light sources are used, there is an advantage that a local oscillation power required for coherent reception can be sufficiently obtained without impairing the feature of high-speed frequency control. .

【0055】[0055]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
以下に示す効果がある。 (イ)被測定光ファイバからの後方ブリルアン散乱光を
測定するに当たって、プローブ光を光変調した側帯波に
よる被測定光ファイバからの後方ブリルアン散乱光をコ
ヒーレント受信するので、光受信器における受信電気信
号の周波数を低くでき、高感度な測定が可能である。ま
た、プローブ光の周波数を電気的に迅速に変化できるた
め、高速な測定が可能となる。
As described above, according to the present invention,
It has the following effects. (B) When measuring the backward Brillouin scattered light from the optical fiber to be measured, since the backward Brillouin scattered light from the optical fiber to be measured is coherently received by the sideband that is optically modulated probe light, the received electrical signal at the optical receiver is received. The frequency of can be lowered, and highly sensitive measurement is possible. In addition, since the frequency of the probe light can be changed electrically quickly, high-speed measurement is possible.

【0056】(ロ)被測定光ファイバからの後方ブリル
アン散乱光を測定するに当たって、被測定光ファイバか
らの後方ブリルアン散乱光を光変調した側帯波をコヒー
レント受信するので、光受信器における受信電気信号の
周波数を低くでき、高感度な測定が可能である。また、
後方散乱光の周波数を電気的に迅速に変化できるため、
高速な測定が可能となる。
(B) In measuring the backward Brillouin scattered light from the optical fiber to be measured, the sideband wave obtained by optically modulating the backward Brillouin scattered light from the optical fiber to be measured is coherently received. The frequency of can be lowered, and highly sensitive measurement is possible. Also,
Since the frequency of the backscattered light can be changed electrically quickly,
High-speed measurement is possible.

【0057】(ハ)被測定光ファイバからの後方ブリル
アン散乱光を測定するに当たって、局発光を光変調した
側帯波と、被測定光ファイバからの後方ブリルアン散乱
光とのビート信号を受信するので、光受信器における受
信電気信号の周波数を低くでき、高感度な測定が可能で
ある。また、局発光の周波数を電気的に迅速に変化でき
るため、高速な測定が可能となる。
(C) In measuring the backward Brillouin scattered light from the optical fiber to be measured, since the sideband wave in which the local light is optically modulated and the backward Brillouin scattered light from the optical fiber to be measured are received, The frequency of the electric signal received by the optical receiver can be lowered, and highly sensitive measurement is possible. Moreover, since the frequency of local light can be changed electrically rapidly, high-speed measurement is possible.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 本発明の第1の実施例による後方散乱光の測
定装置の構成を示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a backscattered light measuring apparatus according to a first embodiment of the present invention.

【図2】 第1種のベッセル関数の一例を示す図であ
る。
FIG. 2 is a diagram showing an example of a Bessel function of the first type.

【図3】 本発明の第2の実施例による後方散乱光の測
定装置の構成を示すブロック図である。
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of a backscattered light measuring apparatus according to a second embodiment of the present invention.

【図4】 本発明の第2の実施例における各光波のスペ
クトルの一例を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing an example of a spectrum of each light wave in the second embodiment of the present invention.

【図5】 本発明の第2の実施例における電気信号のス
ペクトルの一例を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing an example of a spectrum of an electric signal in the second embodiment of the present invention.

【図6】 本発明の第2の実施例において、光パルス変
調器4に音響光学光変調器を使用した場合に、光受信器
10で受信される電気信号のスペクトルの一例を示す図
である。
FIG. 6 is a diagram showing an example of a spectrum of an electric signal received by the optical receiver 10 when an acousto-optical modulator is used as the optical pulse modulator 4 in the second embodiment of the present invention. .

【図7】 本発明の第3の実施例による後方散乱光の測
定装置の構成を示すブロック図である。
FIG. 7 is a block diagram showing a configuration of a backscattered light measuring apparatus according to a third embodiment of the present invention.

【図8】 本発明の第4の実施例による後方散乱光の測
定装置の構成を示すブロック図である。
FIG. 8 is a block diagram showing a configuration of a backscattered light measuring apparatus according to a fourth embodiment of the present invention.

【図9】 本発明の第4の実施例における各光波のスペ
クトルの一例を示す図である。
FIG. 9 is a diagram showing an example of a spectrum of each light wave in the fourth embodiment of the present invention.

【図10】 本発明の第4の実施例における電気信号の
スペクトルの一例を示す図である。
FIG. 10 is a diagram showing an example of a spectrum of an electric signal in the fourth embodiment of the present invention.

【図11】 本発明の第5の実施例による後方散乱光の
測定装置の第1の構成を示すブロック図である。
FIG. 11 is a block diagram showing a first configuration of a backscattered light measuring apparatus according to a fifth embodiment of the present invention.

【図12】 本発明の第5の実施例による後方散乱光の
測定装置の第2の構成を示すブロック図である。
FIG. 12 is a block diagram showing a second configuration of the backscattered light measuring apparatus according to the fifth embodiment of the present invention.

【図13】 本発明の第5の実施例による後方散乱光の
測定装置の第3の構成を示すブロック図である。
FIG. 13 is a block diagram showing a third configuration of the backscattered light measuring apparatus according to the fifth embodiment of the present invention.

【図14】 スライド式光スイッチの動作と構成を説明
する図である。
FIG. 14 is a diagram illustrating an operation and a configuration of a slide type optical switch.

【図15】 スライド式光スイッチの構成を示す図であ
る。
FIG. 15 is a diagram showing a configuration of a slide type optical switch.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 光源 2 光変調器 3 変調信号源 4 光パルス変調器 5 被測定光ファイバ 6 タイミング制御器 7,8,9 光ファイバカプラ 10 光受信器 10a FET増幅器 10b フォトダイオード 11 ミキサ 12 局発電気信号源 13 電気フィルタ 14 検波回路 15 信号処理装置 16,17 光スイッチ 18,19 光ファイバ。1 Light Source 2 Optical Modulator 3 Modulated Signal Source 4 Optical Pulse Modulator 5 Optical Fiber Under Test 6 Timing Controller 7, 8, 9 Optical Fiber Coupler 10 Optical Receiver 10 a FET Amplifier 10 b Photodiode 11 Mixer 12 Local Electricity Signal source 13 Electric filter 14 Detection circuit 15 Signal processing device 16,17 Optical switch 18,19 Optical fiber.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 清水 薫 東京都千代田区大手町二丁目3番1号 日本電信電話株式会社内 (56)参考文献 特開 昭61−201133(JP,A) 特開 昭62−217135(JP,A) 特開 昭62−123327(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01M 11/00 - 11/08 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Kaoru Shimizu Kaoru Shimizu 2-3-1, Otemachi, Chiyoda-ku, Tokyo Nippon Telegraph and Telephone Corporation (56) References JP 61-201133 (JP, A) JP Sho 62-217135 (JP, A) JP 62-123327 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) G01M 11 / 00-11 / 08

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 スペクトル幅の狭い光源を使用し、該光
源からの出射光を光変調することにより、該出射光のス
ペクトルから分離されたスペクトルを有する側帯波を発
生させ、該変調された光を被測定光ファイバに入射さ
せ、前記側帯波が該被測定光ファイバにおいて後方に散
乱されて入射方向に伝搬する後方ブリルアン散乱光をコ
ヒーレント受信することにより、前記後方ブリルアン散
乱光のパワーを求めることを特徴とする後方散乱光の測
定方法。
1. A light source having a narrow spectral width is used, and light emitted from the light source is optically modulated to generate a sideband having a spectrum separated from the spectrum of the emitted light, and the modulated light is generated. To the power of the rear Brillouin scattered light by coherently receiving the rear Brillouin scattered light in which the sideband is scattered backward in the optical fiber to be measured and propagates in the incident direction. And a method for measuring backscattered light.
【請求項2】 スペクトル幅の狭い光源を使用し、該光
源からの出射光を被測定光ファイバに入射させ、該被測
定光ファイバにおいて後方に散乱されて入射方向に伝搬
する後方散乱光を光変調し、該光変調により発生した後
方ブリルアン散乱光の側帯波をコヒーレント受信するこ
とにより、前記後方ブリルアン散乱光のパワーを求める
ことを特徴とする後方散乱光の測定方法。
2. A light source having a narrow spectral width is used, light emitted from the light source is incident on an optical fiber to be measured, and backscattered light that is scattered backward in the optical fiber to be measured and propagates in an incident direction is emitted. A method for measuring backscattered light, characterized in that the power of the backscattered Brillouin scattered light is obtained by modulating and coherently receiving the sidebands of the back Brillouin scattered light generated by the light modulation.
【請求項3】 スペクトル幅の狭い連続発振光源を使用
し、該連続発振光源からの出射光を被測定光ファイバに
入射させ、該被測定光ファイバにおいて後方に散乱され
て入射方向に伝搬する後方ブリルアン散乱光を、前記連
続発振光源の出射光の一部を、あるいは、他の光源の出
射光を、光変調した光の側帯波を局発光としてコヒーレ
ント受信することにより、前記後方ブリルアン散乱光の
パワーを求めることを特徴とする後方散乱光測定方
法。
3. A backward oscillation light source having a narrow spectrum width is used, light emitted from the continuous oscillation light source is incident on an optical fiber to be measured, and is scattered backward in the optical fiber under measurement and propagates in an incident direction. Brillouin scattered light, a part of the emitted light of the continuous wave light source, or the emitted light of another light source, by coherently receiving the sideband of the light-modulated light as local light, the rear Brillouin scattered light of A method for measuring backscattered light , characterized by obtaining power.
【請求項4】 スペクトル幅の狭い連続発振光源と、 該連続発振光源からの出射光の一部を分離して局発光と
するための第1の光学的手段と、 前記出射光をパルス光に変調する光パルス変調器と、 前記パルス光を被測定光ファイバに入射させる第2の光
学的手段と、 前記被測定光ファイバからの後方散乱光と前記局発光と
を合波するための第3の光学的手段と、 前記合波された光を受光し、前記後方散乱光と前記局発
光とのビート電気信号を受信するための光受信器と、 前記ビート電気信号の振幅またはパワーを検出する検波
回路と、 前記検波回路により検波された信号を処理する信号処理
装置とを具備した後方散乱光の測定装置において、 前記局発光と分離された前記連続発振光源からの出射光
を変調するための、 または、前記パルス光を変調するための、 または、前記後方散乱光を変調するための、 または、前記局発光を変調するための光変調器と、 該光変調器に入力する変調電気信号を供給する周波数可
変の変調信号源とを具備することを特徴とする後方散乱
光の測定装置。
4. A continuous wave light source having a narrow spectrum width, a first optical means for separating a part of light emitted from the continuous wave light source into local light, and the emitted light into pulsed light. An optical pulse modulator for modulating, a second optical means for making the pulsed light incident on the optical fiber to be measured, and a third means for multiplexing the backscattered light from the optical fiber to be measured and the local light. And an optical receiver for receiving the combined light and receiving a beat electric signal of the backscattered light and the local light, and detecting the amplitude or power of the beat electric signal. In a backscattered light measuring device comprising a detection circuit and a signal processing device for processing a signal detected by the detection circuit, for modulating the emitted light from the continuous wave light source separated from the local oscillation light. , Or the pulse An optical modulator for modulating light, or for modulating the backscattered light, or for modulating the local light, and a variable frequency generator for supplying a modulated electric signal to be input to the optical modulator. A device for measuring backscattered light, comprising: a modulation signal source.
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