JP4652309B2 - 光ファイバ特性測定装置 - Google Patents

Description

本発明は、連続光のプローブ光を被測定光ファイバの一端から入射し、パルス化されたポンプ光を被測定光ファイバの他端から入射し、被測定光ファイバの他端から射出される光に基づいて被測定光ファイバの特性を測定する光ファイバ特性測定装置に関するものである。

近年、大容量の情報を伝送するために、光ファイバが用いられる機会が多くなっている。光ファイバを情報伝送媒体として用いる場合には、通信品質を確保する目的で光ファイバの長さ方向における特性（例えば、障害が発生している箇所、又は障害発生する虞のある箇所）を定期的に測定することが必要である。このために、光ファイバの一端から光パルスを入射して、この光パルスが光ファイバ中を進行している間に生じる後方散乱光を測定して、光ファイバの損失や歪み等の特性を測定するＯＴＤＲ（Optical Time Domain Reflectometry）等の測定技術が提案されている。

光ファイバ中で発生するブリルアン散乱光を測定するＢＯＴＤＲ（Brillouin Optical Time Domain Analysis）は、光ファイバの歪み箇所を特定することが可能な技術であるため、光ファイバが設置されている環境における温度、歪み等の物理量の分布を測定する光ファイバセンサ等に応用できる。この光ファイバセンサでは、ダム、堤防、その他の大規模構造物に光ファイバを張り巡らして光ファイバの歪み等の特性を測定することによって構造物の変形等を検出し、構造物の保守管理を行うことができる。近年、空間分解能が高く、より正確に歪み等が生じる箇所を特定することができる光ファイバセンサが要求されている。

この要求に答えるために、被測定光ファイバの一端からプローブ光を入射するとともに他端からポンプ光を入射し、被測定光ファイバ中で生じる誘導ブリルアン散乱現象を利用した測定装置が提案されている（特許文献１参照）。この方式は、ＢＯＣＤＡ（Brillouin Optical Correlation Domain Analysis）と呼ばれている。
ところが、特許文献１に示された誘導ブリルアン散乱現象を利用した測定装置においては、プローブ光及びポンプ光がともに連続光であり、被測定光ファイバを含む光の伝送経路中に相関ピークが周期的に現れる。このため、被測定光ファイバの特性を測定するためには、被測定光ファイバ中に相関ピークが１つのみ存在するように、プローブ光あるいはポンプ光を遅延させる光遅延器の遅延量やプローブ光及びポンプ光の光源装置における変調信号の周波数を調整することが困難であるとともに、高空間分解能を保ったまま測定できる距離は数メートルであるために被測定光ファイバの長さが制限される等の課題を有していた。

そこで、被測定光ファイバの一端から連続光としてのプローブ光を入射するとともに他端からパルス化されたポンプ光を入射し、ポンプ光が被測定光ファイバ中を伝搬するに伴って被測定光ファイバ中の異なる位置で時系列的に相関ピークを通過させ、所望の測定点付近からの光のみを通過させて測定することによって、高空間分解能を保ったままで長い距離に亘って被測定光ファイバの特性を測定する測定装置が提案されている（特許文献２参照）。このような測定装置によれば、所望の測定点から到達する光のみが通過するように、タイミング調整器における光が通過可能なタイミングを設定することで、所望の測定点の特性を得ることができる。つまり、タイミング調整器におけるタイミングを変更することによって、被測定光ファイバ中の任意の測定点の特性を得ることができる。
特許第３６６７１３２号公報 特許第３６０７９３０号公報

ところで、特許文献２に示す測定装置では、タイミング調整器における光が通過可能なタイミングを設定するためには、パルス化されたポンプ光が射出されてから、所望の測定点に到達するまでの時間及び所望の測定点からの光がタイミング調整器に到達するための時間、すなわち、パルス化されたポンプ光が射出される位置から所望の測定点までの距離及び所望の測定点からタイミング調整器までの距離を正確に知っている必要がある。
このため、ポンプ光をパルス化する光スイッチから被測定光ファイバまでの距離、被測定光ファイバの距離及び被測定光ファイバからタイミング調整器までの距離を予め正確に取得してパラメータとして設定する必要がある。
また、相関ピークの形成位置は、光源装置における変調信号の周波数によって変化可能であるが、被測定光ファイバの長さに依存して、被測定光ファイバ中における相関ピークの形成位置が変化する。このため、被測定光ファイバ中の相関ピーク位置、すなわち相関ピークの形成位置と光源装置における変調信号の周波数との関係を知る必要がある。このため、特許文献２に示す測定装置では、予め被測定光ファイバの長さを正確に知る必要がある。
しかしながら、被測定光ファイバの長さ、ポンプ光をパルス化する光スイッチから被測定光ファイバまでの距離、被測定光ファイバの距離及び被測定光ファイバからタイミング調整器までの距離を正確に計測する作業は容易ではなく、被測定光ファイバの特性を測定可能となるまでの作業が煩雑化する原因となる。

本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、被測定光ファイバの一端から連続光であるプローブ光を入射するとともに被測定光ファイバの他端からパルス化されたポンプ光を入射し、被測定光ファイバの他端からの光を所定のタイミングで通過させ、この通過光を検出することによって被測定光ファイバの特性を測定する光ファイバ特性測定装置において、被測定光ファイバの特性を測定可能となるまでのパラメータ設定作業を簡素化することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、周波数が可変可能な第１変調信号によって位相変調あるいは周波数変調されたコヒーレント光を射出する光源装置と、上記コヒーレント光の一部を、周波数が可変可能な第２変調信号によって光周波数変換された連続光のプローブ光として被測定光ファイバの一端から入射するプローブ光入射手段と、上記コヒーレント光の残りをパルス化してポンプ光として上記被測定光ファイバの他端から入射させるポンプ光入射手段と、上記被測定光ファイバの他端から射出される光を所定のタイミングで通過光として通過させるタイミング調整手段と、上記通過光を検出する光検出手段とを備える光ファイバ特性測定装置であって、上記被測定光ファイバの一端あるいは他端に直列に接続されるとともに上記被測定光ファイバとブリルアン周波数シフト量が異なる評定用光ファイバと、上記光検出手段の検出結果から上記被測定光ファイバの特性を測定する測定モード、及び、該測定モードにおいて用いられる測定用のパラメータを上記評定用光ファイバを用いて取得するパラメータ取得モードを有する制御部とを備えることを特徴とする。

このような特徴を有する本発明によれば、制御部が、被測定光ファイバとブリルアン周波数シフト量が異なる評定用光ファイバを用いることによって、測定モードにおいて用いられる測定用パラメータが取得される。すなわち、被測定光ファイバの長さを知ることなく、測定用パラメータが取得される。

また、本発明においては、上記制御部が、上記評定用光ファイバのブリルアン周波数シフト量及び上記評定用光ファイバの長さを予め記憶し、上記パラメータ取得モードにおいて、ポンプ光入射手段において上記コヒーレント光をパルス化することなく連続光のポンプ光が射出される状態とし、かつ、上記タイミング調整手段を上記光が常時通過可能な状態とし、かつ、上記第２変調信号の周波数を上記評定用光ファイバのブリルアン周波数シフト量に相当する周波数近傍に合わせた状態にて、上記第１変調信号の周波数を変化させることによって上記相関ピークを上記評定用光ファイバの一端から他端まで掃引し、上記相関ピークを掃引することによって得られる通過光の検出結果及び上記評定用光ファイバの長さから、上記被測定光ファイバと上記評定用光ファイバとの接続位置において相関ピークが形成される上記第１変調信号の周波数及び上記接続位置に形成される相関ピークが何次のものであるかを上記測定用パラメータとして取得するという構成を採用することができる。

また、本発明においては、上記第１変調信号の周波数を変化させることによって上記相関ピークを上記評定用光ファイバの一端から他端まで掃引する場合に、上記相関ピーク間隔が上記評定用光ファイバの長さ以上とされるという構成を採用することができる。

また、本発明においては、上記パラメータ取得モードにおいて上記制御部が、複数の相関ピークを上記評定用光ファイバの一端から他端まで掃引するという構成を採用することができる。

また、本発明においては、上記パラメータ取得モードにおいて上記制御部が、上記測定用パラメータとして取得した、上記被測定光ファイバと上記評定用光ファイバとの接続位置において相関ピークが形成される上記第１変調信号に基づいて上記接続位置に相関ピークを形成可能な状態とし、上記ポンプ光入射手段によってパルス化されたポンプ光を上記被測定光ファイバの他端から入射させ、誘導ブリルアン散乱光が含まれる上記通過光が上記タイミング調整手段を通過する時間を取得し、上記ポンプ光入射手段からパルス化されたポンプ光が射出される時間と、誘導ブリルアン散乱光が含まれる上記通過光が上記タイミング調整手段を通過する時間との時間差を上記測定用パラメータとして新たに取得するという構成を採用することができる。

また、本発明においては、前記評定用光ファイバに熱量あるいは歪みを印加するブリルアン周波数シフト量調整手段を備えるという構成を採用することができる。

また、本発明においては、被測定光ファイバの一部に熱量あるいは歪みを印加するブリルアン周波数シフト量調整手段を備え、前記被測定光ファイバの一部を前記評定用光ファイバとして用いるという構成を採用することができる。

本発明によれば、測定現場等において被測定光ファイバ等の長さ等を計測する必要がなくなり、被測定光ファイバの一端から連続光であるプローブ光を入射するとともに被測定光ファイバの他端からパルス化されたポンプ光を入射し、被測定光ファイバの他端からの光を所定のタイミングで通過させ、この通過光を検出することによって被測定光ファイバの特性を測定する光ファイバ特性測定装置において、被測定光ファイバの特性を測定可能となるまでの作業を簡素化することができる。

以下、図面を参照して、本発明に係る光ファイバ特性測定装置の一実施形態について説明する。なお、以下の図面において、各部材を認識可能な大きさとするために、各部材の縮尺を適宜変更している。

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態による光ファイバ特性測定装置Ｓの構成を示すブロック図である。
図１に示すように、本実施形態の光ファイバ特性測定装置Ｓは、光源装置１０、第１光分岐器２０、光変調器３０（プローブ光入射手段）、光遅延器４０、光スイッチ５０（ポンプ光入射手段）、第２光分岐器６０、タイミング調整器７０（タイミング調整手段）、光波長フィルタ８０、光検出器９０（光検出手段）及び制御部１００を備えている。

光源装置１０は、半導体レーザ１１及び信号発生回路１２を備える。ここで、半導体レーザ１１は、例えば、小型であり、且つ、スペクトル幅の狭いレーザ光を射出するＭＱＷ・ＤＦＢ・ＬＤ（Ｍｕｌｔｉ−Ｑｕａｎｔｕｍ Ｗｅｌｌ・Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｆｅｅｄ−Ｂａｃｋ・Ｌａｓｅｒ Ｄｉｏｄｅ）が用いられる。信号発生回路１２は半導体レーザ１１から射出されるレーザ光（コヒーレント光）Ｌを周波数変調又は位相変調する正弦波信号（第１変調信号）を半導体レーザ１１に出力する。なお、本実施形態においては、信号発生回路１２が半導体レーザ１１から射出されるレーザ光Ｌを周波数変調する場合を例に挙げて説明する。

第１光分岐器２０は、光源装置１０から射出されたレーザ光Ｌを２分岐する光分岐器である。この第１光分岐器２０で分岐された一方（一部）のレーザ光Ｌは、光変調器３０に入射される。また、この第１光分岐器２０で分岐された他方（残り）のレーザ光Ｌは、光遅延器４０に入射される。

光変調器３０は、入射されるレーザ光Ｌを強度変調して、レーザ光Ｌの中心波長に対する側波帯を発生させるものであり、マイクロ波発生器３１と光強度変調器３２とを備える。マイクロ波発生器３１はレーザ光Ｌに与える周波数シフト分の周波数のマイクロ波（第２変調信号）を出力するものである。また、光強度変調器３２はマイクロ波発生器３１から出力されるマイクロ波の周波数に基づいてレーザ光Ｌを強度変調することによって、レーザ光Ｌの中心周波数に対して等しい周波数差を有する側帯波を発生させるものである。なお、マイクロ波発生器３１から出力されるマイクロ波の周波数は可変である。光強度変調器３２から出力されたレーザ光Ｌは、連続光のプローブ光Ｌａとして射出される。

一方、第１光分岐器２０で分岐された他方のレーザ光Ｌが入射される光遅延器４０は、入射するレーザ光Ｌを必要に応じて時間的に遅延させて射出するものである。

光スイッチ５０は、レーザ光Ｌをパルス化して射出するものである。ここで、光スイッチ５０は、例えばＥＯスイッチである。光スイッチ５０から出力されたパルス化されたレーザ光Ｌは、ポンプ光Ｌｂとして射出される。

被測定光ファイバＸは、所定のブリルアン周波数シフト量νの光ファイバであり、一端Ｘａからプローブ光Ｌａが入射されるとともに他端Ｘｂからポンプ光Ｌｂが入射される。
評定用光ファイバ１は、被測定光ファイバＸと大きく異なるブリルアン周波数シフト量νＢを有する光ファイバであり、被測定光ファイバＸの一端Ｘａに直列に接続されている。つまり、被測定光ファイバＸの一端Ｘａには、評定用光ファイバ１を介してプローブ光Ｌａが入射される。
なお、本実施形態において、評定用光ファイバ１の長さは１ｍに設定されている。

また、第２光分岐器６０は、被測定光ファイバＸを伝播して被測定光ファイバＸの他端Ｘｂから射出された誘導ブリルアン散乱光を含む光周波数帯域の光Ｌ３を分岐するものである。ここで、誘導ブリルアン散乱光の光周波数帯域の光Ｌ３の強度は、被測定光ファイバＸ中で生ずる誘導ブリルアン散乱現象による影響を受けたものとなる。この第２光分岐器６０で分岐された光Ｌ３は、タイミング調整器７０に入射する。

タイミング調整器７０は、後述する制御部１００によって、光スイッチ５０でパルス化されたポンプ光Ｌｂが被測定光ファイバＸ中に設定した所望の測定点（特性を測定しようとする点）まで到達し、この結果測定点において生じたブリルアン散乱光がタイミング調整器７０に到達する時間τに基づいて光を通過するタイミングが決定されるものであり、この結果、被測定光ファイバＸ中に設定した上記測定点付近で発生した誘導ブリルアン散乱光のみ通過光Ｌ４として通過させるものである。

光波長フィルタ８０は、タイミング調整器７０を通過した通過光Ｌ４から誘導ブリルアン散乱光（光変調器３０で発生される低周波側の側波帯波長成分）のみを通過させる通過特性を有するものである。ここで、光変調器３０が、片側波帯のみを発生するキャリア抑圧光単側波帯（ＳＳＢ−ＳＣ）変調方式であれば、光波長フィルタ８０は不要である。
また、光検出器９０は、光波長フィルタ８０で分離された低周波側の側波帯の光のパワーを検出するものである。
また、光検出器９０あるいは電気的スイッチ回路にて、所望の信号のみを通過させるタイミング調整の機能を持たせることも可能である。

制御部１００は、光源装置１０、光変調器３０、光スイッチ５０、タイミング調整器７０及び光検出器９０と電気的に接続されており、光源装置１０、光変調器３０、光スイッチ５０及びタイミング調整器７０の動作を制御するとともに、光検出器９０の検出結果から誘導ブリルアンスペクトルを取得し、この誘導ブリルアンスペクトルに基づいて被測定光ファイバＸの特性を測定するものである。

この制御部１００は、光検出器９０の検出結果から被測定光ファイバの測定を測定する測定モードと、該測定モードにおいて用いられる測定用のパラメータを取得するパラメータ取得モードとを有している。
また、制御部１００は、評定用光ファイバ１のブリルアン周波数シフト量νＢ、評定用光ファイバ１の長さＬｒｅｆ、評定用光ファイバ１及び被測定光ファイバＸ中の光の速度ｖｇを記憶している。

次に、このように構成された本実施形態の光ファイバ特性測定装置Ｓの動作について説明する。
なお、上述のように、制御部１００は、測定モードとパラメータ取得モードとを有している。そして、以下、制御部１００がパラメータ取得モードとなっている場合の光ファイバ特性測定装置Ｓの動作、制御部１００が測定モードとなっている場合の光ファイバ特性測定装置Ｓの動作について説明する。

（パラメータ取得モード）
まず、制御部１００は、パルス化されない連続光のポンプ光Ｌｂが射出されるように光スイッチ５０を常に導通状態に制御し、かつ、タイミング調整器７０に入射される光Ｌ３が全てタイミング調整器７０を通過可能なようにタイミング調整器７０を制御し、かつ、光変調器３０においてレーザ光Ｌを強度変調するための第２変調信号の周波数が評定用光ファイバ１のブリルアン周波数シフト量νＢに合うように光変調器３０のマイクロ波発生器３１の制御する。

また、制御部１００は、光源装置１０の信号発生回路１２を制御することによって、相関ピーク間隔ｄｍが１０ｍ程度（評定用光ファイバ１の長さ１ｍに対して十分に長い距離）となり、また空間分解能Δｚが１〜１０ｃｍ（評定用光ファイバ１の長さ１ｍに対して十分に短い距離）となるように設定する。なお、相関ピーク間隔ｄｍは、下式（１）によって与えられ、空間分解能Δｚは、下式（２）によって与えられる。なお、式（１），（２）において、ｆｍは第１変調信号の周波数、ｖｇは評定用光ファイバ中の光の速度、ΔνＢはブリルアンゲイン線幅、Δｆは第１変調信号によって変調されたレーザ光Ｌの光周波数変動分を示している。

ｄｍ＝ｖｇ／（２・ｆｍ）……（１）

Δｚ＝（ｖｇ・ΔνＢ）／（２π・ｆｍ・Δｆ）……（２）

ここで、例えば、Δｆ＝２．５ＧＨｚ、ｆｍ＝６ＭＨｚとした場合には、空間分解能Δｚ＝５．３ｃｍ、相関ピーク間隔ｄｍ＝１６．７ｍとなる。

このような条件では、光スイッチ５０が常に導通状態であるため、複数の相関ピークが形成されることとなるが、相関ピーク間隔ｄｍが評定用光ファイバ１の長さよりも十分に長く設定されているため、評定用光ファイバ１中に相関ピークが２つ以上存在することがない。よって、確実に評定用光ファイバ１中の複数の位置から誘導ブリルアン散乱光が発生することを防止することができる。また、空間分解能Δｚが評定用光ファイバ１の長さに対して十分に短い距離となるように設定されているため、評定用光ファイバ１中の相関ピークの位置を正確に知ることができる。

続いて、制御部１００は、光源装置１０における第１変調信号の周波数ｆｍを高い周波数側に僅かに掃引する。この結果、式（１）から分かるように相関ピーク間隔は徐々に狭くなり、ｎ番目の相関ピーク（ｎ次相関ピーク）が評定用光ファイバ１の一端１ａから他端１ｂまで掃引される。さらに、第１変調信号の周波数ｆｍが高い周波数まで掃引されると、次番目の相関ピーク（ｎ＋１次相関ピーク）、次々番目の相関ピーク（ｎ＋２次相関ピーク）が評定用光ファイバ１の一端１ａから他端１ｂまで掃引される。このように、本実施形態においては、複数の相関ピークが評定用光ファイバ１中を掃引される。
なお、０次相関ピークは、第１光分岐器で分岐されたレーザ光の一方と他方の光路長が等しい箇所に形成され、第１変調信号の周波数ｆｍを掃引しても移動しない。このような０次相関ピークが評定用光ファイバ１あるいは被測定光ファイバＸに存在する場合には正確な測定が得られなくなる。このため、０次相関ピークが評定用光ファイバ１中あるいは被測定光ファイバＸ中に形成される場合には、光遅延器４０によって他方のレーザ光の光路長を見かけ上長くすることによって０次相関ピークが、評定用光ファイバ１中あるいは被測定光ファイバＸ中から外れるようにする。

上述のように複数の相関ピークが評定用光ファイバ１中を順次掃引されることによって、光検出器９０の出力信号からは、図２に示すように、各相関ピークが評定用光ファイバ１を掃引されたことを示すパルス状の出力が得られる。そして、制御部１００は、これらのパルス状の出力の立ち上がり及び立ち下りにおける第１変調信号の周波数ｆｍ（ｆｍ１〜ｆｍ６）を記憶する。
なお、光検出器９０では、評定用光ファイバ１中に形成された相関ピークにおいて生じた誘導ブリルアン散乱光が検出される。このため、周波数ｆｍ１はｎ次相関ピークが評定用光ファイバ１の一端１ａに存在する場合に対応し、周波数ｆｍ２はｎ次相関ピークが評定用光ファイバ１の他端１ｂに存在する場合に対応し、周波数ｆｍ３はｎ＋１次相関ピークが評定用光ファイバ１の一端１ａに存在する場合に対応し、周波数ｆｍ４はｎ＋１次相関ピークが評定用光ファイバ１の他端１ｂに存在する場合に対応し、周波数ｆｍ５はｎ＋２次相関ピークが評定用光ファイバ１の一端１ａに存在する場合に対応し、周波数ｆｍ６はｎ＋２次相関ピークが評定用光ファイバ１の他端１ｂに存在する場合に対応する。
なお、第２変調信号の周波数は、評定用光ファイバ１のブリルアン周波数シフト量に合わされているため、評定用光ファイバ１以外に形成された相関ピークでは、誘導ブリルアン散乱光は生じない。このため、光検出器９０においては、評定用光ファイバ１中において発生した誘導ブリルアン散乱光のみを検出することができる。

ここで、０次相関ピークから上記ｎ次相関ピークまでの距離は、ｎ・ｄｍで算出されるため、評定用光ファイバ１の長さＬｒｅｆは、下式（３）によって算出される。

ｎ・ｄｍ１−ｎ・ｄｍ２＝Ｌｒｅｆ……（３）

ただし、下式（４）とする。

ｄｍｎ＝ｖｇ／２ｆｍｎ……（４）

そして、本実施形態において制御部１００は、評定用光ファイバ１の正確な長さＬｒｅｆ（１ｍ）を記憶しているため、ｎ次相関ピークが評定用光ファイバ１の一端１ａに存在する場合の第１変調信号の周波数ｆｍ１及びｎ次相関ピークが評定用光ファイバ１の他端１ｂに存在する場合の第１変調信号の周波数ｆｍ２を用いてｎを算出することができる。なお、本実施形態においては、制御部１００は、正確を期すために、第１変調信号の周波数が、ｆｍ３とｆｍ４の場合及びｆｍ５とｆｍ６の場合についてもｎを算出するということができる。
ｆｍ１＝６．０００ＭＨｚ、ｆｍ２＝６．００６ＭＨｚであると、ｎ＝６０はとなり、０次相関ピークから上記ｎ次相関ピークまでの距離は１０００ｍとなる。

以上の工程によって、相関ピークを接続部Ａ（評定用光ファイバ１の他端１ｂ）に形成するための第１変調信号の周波数ｆｍと、該周波数ｆｍの場合に接続部Ａに形成される相関ピークが何次のものであるかが取得され、制御部１００に記憶される。

このように本実施形態の光ファイバ特性測定装置Ｓによれば、被測定光ファイバＸの全長を必要とすることなく、相関ピークを接続部Ａに形成するための第１変調信号の周波数ｆｍと、該周波数ｆｍの場合に接続部Ａに形成される相関ピークが何次のものであるかをパラメータとして取得することができる。このため、光ファイバ特性測定装置Ｓによれば、設置現場において、上記パラメータを設定することによってのみで、既知のｎ次相関ピークを接続部Ａに形成することができる。

続いて、制御部１００は、ｎ次相関ピークを接続部Ａに形成可能な第１変調信号の周波数ｆｍを用いて、光スイッチ５０でパルス化されたポンプ光Ｌｂが接続部Ａまで到達し、この結果接続部Ａにおいて生じた誘導ブリルアン散乱光がタイミング調整器７０に到達する時間τｒを取得する。

具体的には、まず、制御部１００は、上述の工程で取得した第１変調信号の周波数ｆｍ２を設定することによって、ｎ次相関ピークを接続部Ａに形成可能な状態とする。このような状態においては、評定用光ファイバ１中の相関ピークは１つのみであるため、誘導ブリルアン散乱光が生じる相関ピークは、ｎ次相関ピークのみとなる。このため、光検出器９０において検出される光は、ｎ次相関ピークによって生じた誘導ブリルアン散乱光のみとなる。

そして、制御部１００は、光スイッチ５０から相関ピーク幅相当のパルス幅を有するポンプ光Ｌｂが射出されるように光スイッチ５０を制御し、タイミング調整器７０における光の通過可能タイミングを掃引することによって、光検出器９０において誘導ブリルアン散乱光が検出される時間を求める。そして、光スイッチ５０からポンプ光が射出された時間と光検出器９０においてブリルアン散乱光が検出された時間との時間差を時間τｒとして求める。
この時間τｒは、光スイッチ５０から接続部Ａまでの距離Ｌ１及び接続部Ａからタイミング調整器７０までの距離Ｌ２を光が伝達する時間に相当する。

このように本実施形態の光ファイバ特性測定装置Ｓにおいては、パラメータ取得モードにおいて、ｎ次相関ピークを接続部Ａに形成するための第１変調信号の周波数ｆｍ２（ｆｍ４，ｆｍ６であっても良い）と、第１変調信号の周波数ｆｍ２の場合において接続部Ａに形成される相関ピークが何次のものであるかすなわちｎと、光スイッチ５０でパルス化されたポンプ光Ｌｂが接続部Ａまで到達し、この結果接続部Ａにおいて生じたブリルアン散乱光がタイミング調整器７０に到達する時間τｒが取得される。

なお、光スイッチから射出されるポンプ光の間隔は、測定前に想定される時間τｒに対して十分に長い時間であることが好ましい。これによって、先に射出されたポンプ光によるブリルアン散乱光がタイミング調整器７０に到達される間に次ぎのポンプ光が射出されないため、光検出器９０における検出を正確に行うことができる。

（測定モード）
次に、制御部１００が測定モードにおいて、被測定光ファイバＸの任意の測定点Ｘ１における特性を測定する場合について説明する。

まず、制御部１００は、光源装置１０における第２変調信号の周波数を被測定光ファイバのブリルアン周波数シフト量νの近傍を掃引することとする。第１変調信号の周波数を変化させると、上記パラメータ設定モードにおいて取得されたｎ次相関ピークは第１変調信号の周波数が変化しているため異なる位置に移動しているが、ｎ次相関ピークと０次相関ピークとの距離は、ｎ・ｄｍ（ｄｍは上記式（４）から算出可能）に基づいて算出することができる。このため、接続部Ａから測定モードにおけるｎ次相関ピークまでの距離が算出できる。
そして、制御部１００は、接続部Ａに対して被測定光ファイバＸが０次相関ピークに対していずれの方向に延在しているかを認識しており、また、測定モードにおける相関ピーク間隔ｄｍが算出可能なことから、被測定光ファイバＸの測定点Ｘ１に何番目の相関ピークが存在しているかを算出し、この相関ピークすなわち測定点Ｘ１から接続部Ａまでの距離Ｌ０を算出することができる。
すなわち、何番目の相関ピークがどの位置にあるかを特定することができる。一方、測定点Ｘ１から接続部Ａまでの距離が予め指定されている時は、上記と同様にｎとｆｍが決定できる。

ここで、光スイッチ５０から接続部Ａまでの距離がＬ１、接続部Ａからタイミング調整器７０までの距離がＬ２であることから、光スイッチ５０から測定点Ｘ１までの距離と測定点からタイミング調整器７０までの距離とを合わせた距離は、Ｌ１＋Ｌ２−２Ｌ０となる。そして、制御部１００は、被測定光ファイバＸ中の光の速度及び、光スイッチ５０でパルス化されたポンプ光Ｌｂが被測定光ファイバＸ中の接続部Ａまで到達し、この結果接続部Ａにおいて生じた誘導ブリルアン散乱光がタイミング調整器７０に到達する時間τｒから、測定点Ｘ１の誘導ブリルアン散乱光を検出するための時間τＸ１を算出する。

そして、このようにして算出された時間τＸ１に基づいてタイミング調整器７０が制御されることによって、任意の測定点Ｘ１の誘導ブリルアン散乱光を検出することができ、測定点Ｘ１の特性を計測することができる。

このように本実施形態の光ファイバ特性測定装置Ｓによれば、被測定光ファイバＸの長さや光スイッチ５０から接続部Ａまでの距離Ｌ１、接続部Ａからタイミング調整器７０までの距離Ｌ２を実際に計測することなく、被測定光ファイバＸ中の任意の測定点の特性を測定することが可能となる。
したがって、被測定光ファイバの特性を測定可能となるまでの作業を簡素化することができる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について説明する。なお、本第２実施形態の説明において、上記第１実施形態と同様の部分については、その説明を省略あるいは簡略化する。

図３は、本第２実施形態の光ファイバ特性測定装置Ｓ２の構成を示すブロック図である。この図に示すように、本実施形態の光ファイバ特性測定装置Ｓ２は、評定用光ファイバ１に人為的に熱量や歪みを印加するブリルアン周波数シフト量調整冶具２００（ブリルアン周波数シフト量調整手段）を備えている。この調整冶具２００は、制御部１００によって制御される。

上記第１実施形態においては、評定用光ファイバ１のブリルアン周波数シフト量と被測定光ファイバＸのブリルアン周波数シフト量が異なることを前提としていた。しかしながら、仮に評定用光ファイバ１のブリルアン周波数シフト量と被測定光ファイバＸのブリルアン周波数シフト量とが同一または近い場合には、評定用光ファイバ１と被測定光ファイバＸとを識別することができなくなる、あるいは困難となり接続部Ａに相関ピークを形成することができなくなる虞がある。

そこで、本実施形態の光ファイバ特性測定装置Ｓ２では、パラメータ設定モードにおいて、評定用光ファイバ１と被測定光ファイバＸとを識別することができなくなるあるいは困難場合に、ブリルアン周波数シフト量調整冶具２００によって評定用光ファイバ１に人為的に熱量や歪みを印加可能とすることで、評定用光ファイバ１のブリルアン周波数シフト量を変化させる。これによって、確実に接続部Ａに相関ピークを形成することができる。

（第３実施形態）
次に本発明の第３実施形態について説明する。なお、本第３実施形態の説明においても、上記第１実施形態と同様の部分については、その説明を省略あるいは簡略化する。

図４は本第３実施形態の光ファイバ特性測定装置Ｓ３の構成を示すブロック図である。この図に示すように、本実施形態の光ファイバ特性測定装置Ｓ３は、評定用光ファイバ１を備えておらず、被測定光ファイバＸの一部を人為的に熱量や歪みを印加するブリルアン周波数シフト量調整冶具３００（ブリルアン周波数シフト量調整手段）を備えている。このブリルアン周波数シフト量調整冶具３００は、制御部１００によって制御される。また、制御部１００は、調整冶具３００によって熱量や歪みが印加される被測定光ファイバＸの一部の長さを正確に記憶している。

このような本実施形態の光ファイバ特性測定装置Ｓ３によれば、例えば、評定用光ファイバ１が用意できない場合であっても、ブリルアン周波数シフト量調整冶具３００によって被測定光ファイバＸの一部に熱量や歪みを印加することで、当該被測定光ファイバＸの一部を評定用光ファイバとして用いることができる。

以上、添付図面を参照しながら本発明に係る光ファイバ特性測定装置の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されないことは言うまでもない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。

例えば、上記実施形態においては、被測定光ファイバＸの一端Ｘａに評定用光ファイバ１を直列に接続する構成について説明した。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、被測定光ファイバＸの他端Ｘｂに評定用光ファイバを直列に接続しても良い。

また、上記実施形態においては、時間τｒを求める際に、タイミング調整器７０における光の通過タイミングを掃引することによって、接続部Ａからのブリルアン散乱光を通過可能な時間を検出し、これによって時間τｒを求めた。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、光検出部に、オシロスコープ等のタイムドメインの測定機能を持たせるとともに、タイミング調整器７０を常に光が通過可能な状態とし、信号波形計測を行うことによって、時間τｒを求めても良い。

本発明の第１実施形態における光ファイバ特性測定装置の機能構成を示したブロック図である。 パラメータ取得モードにおいて光検出部にて検出される出力信号を示した図である。 本発明の第２実施形態における光ファイバ特性測定装置の機能構成を示したブロック図である。 本発明の第３実施形態における光ファイバ特性測定装置の機能構成を示したブロック図である。

符号の説明

Ｓ……光ファイバ特性測定装置、１……評定用光ファイバ、１０……光源装置、３０……光変調器（プローブ光入射手段）、５０……光スイッチ（ポンプ光入射手段）、７０……タイミング調整器（タイミング調整手段）、９０……光検出器（光検出手段）、１００……制御部（制御手段）、２００，３００……ブリルアン周波数シフト量調整冶具（ブリルアン周波数シフト量調整手段）、Ｌ……レーザ光（コヒーレント光）、Ｌａ……プローブ光、Ｌｂ……ポンプ光

Claims (7)

1. 周波数が可変可能な第１変調信号によって位相変調あるいは周波数変調されたコヒーレント光を射出する光源装置と、前記コヒーレント光の一部を、周波数が可変可能な第２変調信号によって光周波数変換された連続光のプローブ光として被測定光ファイバの一端から入射するプローブ光入射手段と、前記コヒーレント光の残りをパルス化してポンプ光として前記被測定光ファイバの他端から入射させるポンプ光入射手段と、前記被測定光ファイバの他端から射出される光を所定のタイミングで通過光として通過させるタイミング調整手段と、前記通過光を検出する光検出手段とを備える光ファイバ特性測定装置であって、
   前記被測定光ファイバの一端あるいは他端に直列に接続されるとともに前記被測定光ファイバとブリルアン周波数シフト量が異なる評定用光ファイバと、
   前記光検出手段の検出結果から前記被測定光ファイバの特性を測定する測定モード、及び、該測定モードにおいて用いられる測定用のパラメータを前記評定用光ファイバを用いて取得するパラメータ取得モードを有する制御部と
   を備え、
   前記制御部は、
   前記評定用光ファイバのブリルアン周波数シフト量及び前記評定用光ファイバの長さを予め記憶し、
   前記パラメータ取得モードにおいて、
   ポンプ光入射手段において前記コヒーレント光をパルス化することなく連続光のポンプ光が射出される状態とし、かつ、前記タイミング調整手段を前記光が常時通過可能な状態とし、かつ、前記第２変調信号の周波数を前記評定用光ファイバのブリルアン周波数シフト量に相当する周波数近傍に合わせた状態にて、前記第１変調信号の周波数を変化させることによって前記相関ピークを前記評定用光ファイバの一端から他端まで掃引し、
   前記相関ピークを掃引することによって得られる通過光の検出結果及び前記評定用光ファイバの長さから、前記被測定光ファイバと前記評定用光ファイバとの接続位置において相関ピークが形成される前記第１変調信号の周波数及び前記接続位置に形成される相関ピークが何次のものであるかを前記測定用パラメータとして取得する
   ことを特徴とする光ファイバ特性測定装置。
2. 前記第１変調信号の周波数を変化させることによって前記相関ピークを前記評定用光ファイバの一端から他端まで掃引する場合に、前記相関ピーク間隔が前記評定用光ファイバの長さ以上とされることを特徴とする請求項１記載の光ファイバ特性測定装置。
3. 前記パラメータ取得モードにおいて前記制御部は、複数の相関ピークを前記評定用光ファイバの一端から他端まで掃引することを特徴とする請求項１または２記載の光ファイバ特性測定装置。
4. 前記パラメータ取得モードにおいて前記制御部は、
   前記測定用パラメータとして取得した、前記被測定光ファイバと前記評定用光ファイバとの接続位置において相関ピークが形成される前記第１変調信号に基づいて前記接続位置に相関ピークを形成可能な状態とし、
   前記ポンプ光入射手段によってパルス化されたポンプ光を前記被測定光ファイバの他端から入射させ、
   誘導ブリルアン散乱光が含まれる前記通過光が前記タイミング調整手段を通過する時間を取得し、
   前記ポンプ光入射手段からパルス化されたポンプ光が射出される時間と、誘導ブリルアン散乱光が含まれる前記通過光が前記タイミング調整手段を通過する時間との時間差を前記測定用パラメータとして新たに取得する
   ことを特徴とする請求項１〜３いずれかに記載の光ファイバ特性測定装置。
5. 前記評定用光ファイバに熱量あるいは歪みを印加するブリルアン周波数シフト量調整手段を備えることを特徴とする請求項１〜４いずれかに記載の光ファイバ特性測定装置。
6. 被測定光ファイバの一部に熱量あるいは歪みを印加するブリルアン周波数シフト量調整手段を備え、前記被測定光ファイバの一部を前記評定用光ファイバとして用いることを特徴とする請求項１〜４いずれかに記載の光ファイバ特性測定装置。
7. 周波数が可変可能な第１変調信号によって位相変調あるいは周波数変調されたコヒーレント光を射出する光源装置と、前記コヒーレント光の一部を、周波数が可変可能な第２変調信号によって光周波数変換された連続光のプローブ光として被測定光ファイバの一端から入射するプローブ光入射手段と、前記コヒーレント光の残りをパルス化してポンプ光として前記被測定光ファイバの他端から入射させるポンプ光入射手段と、前記被測定光ファイバの他端から射出される光を所定のタイミングで通過光として通過させるタイミング調整手段と、前記通過光を検出する光検出手段とを備える光ファイバ特性測定装置であって、
   前記被測定光ファイバの一端あるいは他端に直列に接続されるとともに前記被測定光ファイバとブリルアン周波数シフト量が異なる評定用光ファイバと、
   前記光検出手段の検出結果から前記被測定光ファイバの特性を測定する測定モード、及び、該測定モードにおいて用いられる測定用のパラメータを前記評定用光ファイバを用いて取得するパラメータ取得モードを有する制御部と
   を備え、
   前記パラメータ取得モードにおいて前記制御部は、
   前記測定用パラメータとして取得した、前記被測定光ファイバと前記評定用光ファイバとの接続位置において相関ピークが形成される前記第１変調信号に基づいて前記接続位置に相関ピークを形成可能な状態とし、
   前記ポンプ光入射手段によってパルス化されたポンプ光を前記被測定光ファイバの他端から入射させ、
   誘導ブリルアン散乱光が含まれる前記通過光が前記タイミング調整手段を通過する時間を取得し、
   前記ポンプ光入射手段からパルス化されたポンプ光が射出される時間と、誘導ブリルアン散乱光が含まれる前記通過光が前記タイミング調整手段を通過する時間との時間差を前記測定用パラメータとして新たに取得する
   ことを特徴とする光ファイバ特性測定装置。

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