JP5802895B2 - Optical code modulation pulse correlation processing method - Google Patents
Optical code modulation pulse correlation processing method Download PDFInfo
- Publication number
- JP5802895B2 JP5802895B2 JP2011012003A JP2011012003A JP5802895B2 JP 5802895 B2 JP5802895 B2 JP 5802895B2 JP 2011012003 A JP2011012003 A JP 2011012003A JP 2011012003 A JP2011012003 A JP 2011012003A JP 5802895 B2 JP5802895 B2 JP 5802895B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- signal
- correlation
- code sequence
- optical
- code
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Description
本発明は、光信号を使用してシステムの応答を測定する技術、特に相関符号を応用して受信信号のSN比を向上させ、距離の測定精度を向上させる技術に関する。 The present invention relates to a technique for measuring a system response using an optical signal, and more particularly to a technique for improving a distance measurement accuracy by applying a correlation code to improve an S / N ratio of a received signal.
システムの応答関数は時間幅の短い単一のパルスを入力し、その出力を時間の関数で測定することにより評価できる。パルスの幅が短いほど、システムのより高周波特性の測定や、より高精度の測距が可能である。この測定法では、受信信号のエネルギー減少や、受信帯域拡大に伴う雑音の増大により受信信号のSN比が低下することを防ぐため、パルス信号のピークパワーを増大させる。しかしながら、送信機の出力パワーに上限があるときや、システムへの最大入力パワーが制限される場合があり、その場合は短パルスの代わりに符号変調されたパルス信号が使用される。符号変調された信号を、受信時に相関処理あるいはパルス圧縮することにより、単一のパルスを使用するときよりもSN比を向上させることができる。このような技術は、マイクロ波を使用するレーダや、光信号を使用するLIDAR(Light Detection and Ranging)などの測距分野で応用されている。最近は、分布型光ファイバセンシング技術である、OTDR(Optical Time Domain Reflectometry)、ラマンOTDR、BOTDR(Brillouin OTDR)、BOTDA(Brillouin Optical Time Domain Analysis)などにも盛んに応用されている。 The response function of the system can be evaluated by inputting a single pulse with a short time width and measuring its output as a function of time. The shorter the pulse width, the higher the frequency characteristics of the system and the more accurate the distance measurement. In this measurement method, the peak power of the pulse signal is increased in order to prevent the S / N ratio of the received signal from being lowered due to the decrease in the energy of the received signal or the increase in noise accompanying the expansion of the reception band. However, when the output power of the transmitter has an upper limit or the maximum input power to the system may be limited, in this case, a code-modulated pulse signal is used instead of a short pulse. By performing correlation processing or pulse compression on a code-modulated signal at the time of reception, the S / N ratio can be improved as compared with the case of using a single pulse. Such a technique is applied in ranging fields such as radar using microwaves and LIDAR (Light Detection and Ranging) using optical signals. Recently, it has been actively applied to distributed optical fiber sensing technologies such as OTDR (Optical Time Domain Reflectometry), Raman OTDR, BOTDR (Brillouin OTDR), and BOTDA (Brillouin Optical Time Domain Analysis).
符号変調された信号を受信し、その受信信号を相関処理(パルス圧縮)するときの問題は、受信信号の波形が歪むことにより、それと元の符号との相関特性における時間サイドローブが大きくなってしまうことである。時間サイドローブが大きくなると、距離測定の精度や距離分解能が劣化してしまう。受信信号の波形が歪むメカニズムは、関係する物理現象に依存する。以下では、本発明が解決しようとする課題を、BOTDAとOTDRを例にして説明する。 The problem with receiving a code-modulated signal and correlating the received signal (pulse compression) is that the waveform of the received signal is distorted, which increases the time sidelobe in the correlation characteristics between it and the original code. It is to end. When the time side lobe becomes large, the accuracy of distance measurement and the distance resolution deteriorate. The mechanism by which the waveform of the received signal is distorted depends on the physical phenomenon involved. In the following, the problem to be solved by the present invention will be described by taking BOTDA and OTDR as an example.
まず、BOTDAを例にして説明する。BOTDAは光ファイバ中でのブリルアン増幅を応用して、歪みあるいは温度などの分布を測定する技術である。 First, BOTDA will be described as an example. BOTDA is a technique for measuring the distribution of strain or temperature by applying Brillouin amplification in an optical fiber.
図1に示すように、BOTDAでは、センサとして使用する光ファイバ1の一方の端面FE1からパルスポンプ光を入射するとともに、他方の端面FE2から連続プローブ光を入射する。レーザ2から出力された連続光を、光変調器3によりパルス信号発生器4で発生されたパルス信号でパルス変調して得た前記パルスポンプ光と、レーザ5から出力された前記連続プローブ光とは、光ファイバ1中の出合った位置で干渉し、電歪効果により音波を当該光ファイバ1中に生成する。この音波による回折効果によって前記パルスポンプ光の一部は周波数シフトして後方に散乱され、カップラ6を介して光レシーバ7で受信される。
As shown in FIG. 1, in BOTDA, pulse pump light enters from one end face FE1 of an
パルスポンプ光と連続プローブ光の周波数差が光ファイバ1の材料固有のブリルアン周波数シフトと呼ばれる周波数量と一致するとき、前記後方散乱光は連続プローブ光と位相が一致して重なり、連続プローブ光のパワーは増加する。即ち、パルスポンプ光は、音波を介して連続プローブ光を増幅する。これをブリルアン増幅と呼ぶ。
When the frequency difference between the pulse pump light and the continuous probe light coincides with a frequency amount called Brillouin frequency shift specific to the material of the
前記ブリルアン周波数シフトは、光ファイバの歪みや温度の変化とともに線形的に変化することが知られている。従って、BOTDAで増幅信号を観測し、そのときのパルスポンプ光と連続プローブ光との周波数差の変化から、光ファイバ1の歪みや温度の変化を測定することができる。また、その位置は、パルスポンプ光を光ファイバ1の端面FE1に入射してから、連続プローブ光の増幅信号が光ファイバ1の端面FE1に到達するまでの時間より算出することができる。
It is known that the Brillouin frequency shift changes linearly with changes in optical fiber strain and temperature. Therefore, the amplified signal is observed with BOTDA, and the distortion of the
BOTDAの距離分解能を高めるためには、パルスポンプ光の幅を短くすれば良い。しかしながら、そのとき、前述のように、受信信号のエネルギー減少や、受信帯域拡大に伴う雑音の増大により受信信号のSN比が低下する。さらに、ブリルアン増幅の場合は、パルスポンプ光の幅を約10ns(音波の寿命と呼ばれる時間)以下にすると、増幅に寄与する音波が十分に成長せず、ブリルアン増幅度が急激に低下するという問題も発生する。 In order to increase the distance resolution of BOTDA, the width of the pulse pump light may be shortened. However, at that time, as described above, the SN ratio of the received signal decreases due to the decrease in the energy of the received signal and the increase in noise accompanying the expansion of the reception band. Furthermore, in the case of Brillouin amplification, if the width of the pulse pump light is set to about 10 ns (time called the life of a sound wave) or less, the sound wave contributing to the amplification does not grow sufficiently, and the Brillouin amplification degree rapidly decreases. Also occurs.
これらの問題を解決する方法として、
1)位相シフトパルスBOTDA(PSP−BOTDA)
2)符号化PSP−BOTDA
が提案されている(非特許文献1(特にpp.207-208)、非特許文献2(特にpp.33-35)参照)。
As a way to solve these problems,
1) Phase shift pulse BOTDA (PSP-BOTDA)
2) Encoded PSP-BOTDA
Have been proposed (see Non-Patent Document 1 (especially pp. 207-208), Non-Patent Document 2 (especially pp. 33-35)).
PSP−BOTDAは、図2に示すようにポンプ光を測定用のパルス光(第2のパルス光)と、時間的にその前に位置する音波励起用のパルス光(第1のパルス光)との組み合わせで構成し、かつ、音波励起用のパルス光に対する測定用パルスの位相を0としたポンプ光(0シフトポンプ光(図2(a)))と、位相をπとしたポンプ光(πシフトポンプ光(図2(b)))の両方を使用して測定する方法である。 As shown in FIG. 2, the PSP-BOTDA uses a pulsed light for measuring pump light (second pulsed light) and a pulsed light for sound wave excitation (first pulsed light) positioned in front of it in time. And a pump light (0 shift pump light (FIG. 2 (a))) in which the phase of the measurement pulse with respect to the pulse light for sonic excitation is 0, and a pump light (π This is a method of measuring using both of the shift pump light (FIG. 2 (b)).
音波励起用パルスの幅を10nsよりも長くすることにより、十分に増幅に関与する音波を成長させ、その音波を測定用パルスによる増幅にも寄与させることができる。その結果、従来、BOTDAで生じていたブリルアン増幅度の急激な低下を回避できる。また、0シフトポンプ光による測定データから、πシフトポンプ光による測定データを減じることにより、音波励起用パルスによるブリルアン増幅信号はキャンセルし、測定用パルスによるブリルアン増幅信号のみを2倍にして抽出することが可能となる。 By making the width of the sound wave excitation pulse longer than 10 ns, it is possible to sufficiently grow the sound wave involved in the amplification, and to contribute the sound wave to the amplification by the measurement pulse. As a result, it is possible to avoid a rapid decrease in the Brillouin amplification that has conventionally occurred in BOTDA. Further, by subtracting the measurement data by the π shift pump light from the measurement data by the 0 shift pump light, the Brillouin amplification signal by the sound wave excitation pulse is canceled and only the Brillouin amplification signal by the measurement pulse is doubled and extracted. It becomes possible.
符号化PSP−BOTDAは、PSP−BOTDAのパルスポンプ光の測定用パルスに符号を適用し、符号化パルス光列にしたものである。その例を図3に示す。その符号には、相補相関符号(Golay符号)あるいはBarker符号あるいはM系列符号などが使用できる。音波励起用パルス(第1のパルス)によって生成された音波の助けを借りて、測定用パルス(第2のパルス)である符号化パルス光列は、連続プローブ光を効率的にブリルアン増幅する。ブリルアン増幅された連続プローブ光を受信し、その受信信号と元の符号との相関処理を行う。その結果、受信信号の時間幅は、符号1ビット分のパルス幅まで圧縮される(パルス圧縮)。そのため、測定の距離分解能が向上する。また、相関処理した信号の振幅は符号長に比例またはほぼ比例し、雑音の振幅は符号長の平方根に比例またはほぼ比例する。その結果、相関処理した信号のSN比(光信号パワー換算)は、符号長の平方根に比例またはほぼ比例して改善可能となる。 The encoded PSP-BOTDA is obtained by applying a code to the measurement pulse of the pulse pump light of the PSP-BOTDA to form an encoded pulse light train. An example is shown in FIG. As the code, a complementary correlation code (Golay code), a Barker code, an M-sequence code, or the like can be used. With the help of the sound wave generated by the sound wave excitation pulse (first pulse), the encoded pulse light train that is the measurement pulse (second pulse) efficiently Brillouin amplifies the continuous probe light. The Brillouin amplified continuous probe light is received, and correlation processing between the received signal and the original code is performed. As a result, the time width of the received signal is compressed to a pulse width of 1 bit (pulse compression). Therefore, the distance resolution of measurement is improved. Further, the amplitude of the correlated signal is proportional to or approximately proportional to the code length, and the noise amplitude is proportional to or approximately proportional to the square root of the code length. As a result, the signal-to-noise ratio (converted into optical signal power) of the correlated signal can be improved in proportion to or approximately in proportion to the square root of the code length.
しかし、符号化パルス光列のトータルの時間幅が音波の寿命10nsと同等またはそれ以上になると、音波励起用パルスによって生成された音波の減衰の影響が無視できなくなる。即ち、図4に示すように、符号化パルス光列の前方のパルス光列は強度が大きな音波と相互作用するが、後方のパルス光列は減衰した音波と相互作用するようになるため、ブリルアン増幅された信号は、時間とともに減衰したパルス列となる。その結果、ブリルアン増幅された連続プローブ光を受信し、その受信信号と元の符号との相関処理(パルス圧縮)を行うと、相関処理した信号の振幅は、符号長に比例して増加せず、符号長を長くした場合にもほとんど変わらなくなる。さらに、時間サイドローブにおける雑音信号が大きくなり、距離分解能特性が劣化する。 However, when the total time width of the encoded pulse beam becomes equal to or longer than the acoustic wave lifetime of 10 ns, the influence of attenuation of the sound wave generated by the sound wave excitation pulse cannot be ignored. That is, as shown in FIG. 4, the front pulse light train of the encoded pulse light train interacts with a high intensity sound wave, but the rear pulse light train interacts with an attenuated sound wave. The amplified signal becomes a pulse train attenuated with time. As a result, when the Brillouin amplified continuous probe light is received and correlation processing (pulse compression) between the received signal and the original code is performed, the amplitude of the correlation processed signal does not increase in proportion to the code length. Even when the code length is increased, there is almost no change. Furthermore, the noise signal in the time side lobe becomes large, and the distance resolution characteristics deteriorate.
次にOTDRを例にして、本発明が解決しようとする課題を説明する。 Next, the problem to be solved by the present invention will be described using OTDR as an example.
OTDRでは、図5に示すように、レーザ2から出力された連続光を、光変調器3によりパルス信号発生器4で発生されたパルス信号でパルス変調して得たパルス光を光ファイバ1の一方の端面FE1から入射し、そのパルス光の一部が光ファイバ1中でレイリー後方散乱され、前記端面FE1に到達した光信号を、カップラ6を介して光レシーバ7で受信する。パルス光を入射してからレイリー後方散乱光が受信されるまでの時間から散乱位置を算出することができる。従って、任意の2点からの受信信号レベルから、その間の光ファイバ損失を評価できる。また、受信信号が消滅する時間から、光ファイバ1の終端の位置、あるいは、破断位置などを算出することが可能である。
In OTDR, as shown in FIG. 5, the pulsed light obtained by pulse-modulating the continuous light output from the
OTDRにおいては、パルス光を符号化したパルス光列とし、受信信号のSN比を改善する研究が早くから行われ、測定装置としての商品化例もある(非特許文献3(特にpp.24-26)参照)。 In OTDR, a study to improve the S / N ratio of a received signal by using a pulsed light train in which pulsed light is encoded has been conducted from an early stage, and there is an example of commercialization as a measuring device (Non-Patent Document 3 (particularly pp.24-26). )reference).
これらのOTDRよりさらにその測定距離の拡大、あるいは、距離分解能の向上を図るには、光増幅器(OA)を使用することが考えられる。単一パルス光を使用したOTDRにOAを適用する研究例は多いが、符号化パルス光列を使用したOTDRにOAを適用する研究例は少ない。その理由の一つは、図6に示すように、OAで符号化パルス光列を増幅したとき、符号化パルス光列の先頭部分の増幅度は大きいが、後尾部分に近づくにつれ増幅度は減少し、増幅波形が歪むことにある。その結果、受信信号と元の符号との相関処理(パルス圧縮)を行うと、相関処理した信号の振幅は、符号長に比例して増加せず、符号長を長くした場合にもほとんど変わらなくなる。さらに、時間サイドローブにおける雑音信号が大きくなり、距離分解能特性が劣化する。 In order to further increase the measurement distance or improve the distance resolution over these OTDRs, it is conceivable to use an optical amplifier (OA). There are many research examples in which OA is applied to OTDR using a single pulse light, but there are few research examples in which OA is applied to OTDR using an encoded pulsed light train. One of the reasons is that, as shown in FIG. 6, when the encoded pulse optical train is amplified by OA, the amplification at the head portion of the encoded pulse optical train is large, but the amplification decreases as it approaches the tail portion. However, the amplified waveform is distorted. As a result, when correlation processing (pulse compression) between the received signal and the original code is performed, the amplitude of the correlation-processed signal does not increase in proportion to the code length, and hardly changes even when the code length is increased. . Furthermore, the noise signal in the time side lobe becomes large, and the distance resolution characteristics deteriorate.
以上、符号化OTDRにOAを適用したときの課題を説明したが、符号化BOTDR、符号化BOTDA、符号化ラマンOTDRにOAを適用した場合にも同じ解決すべき課題がある。 As described above, the problem when the OA is applied to the encoded OTDR has been described. However, the same problem to be solved exists when the OA is applied to the encoded BOTDR, the encoded BOTDA, and the encoded Raman OTDR.
本発明の目的は、符号変調された信号を受信し、その受信信号を相関処理(パルス圧縮)するとき、受信信号の波形が歪む場合においても、相関特性における時間サイドローブにおける雑音を増加させることなく、受信信号のSN比を向上させ、距離の測定精度を向上させることである。 An object of the present invention is to increase noise in time side lobes in correlation characteristics even when a received signal waveform is distorted when a code-modulated signal is received and the received signal is subjected to correlation processing (pulse compression). Rather, it is to improve the SN ratio of the received signal and improve the distance measurement accuracy.
本発明では、
時間tの関数として相関符号系列信号C(t)を発生する相関符号系列信号発生器と、
光を前記相関符号系列信号C(t)を含む信号で変調する光変調器と、
光の速度をvとし、前記相関符号系列信号C(t)の1ビットパルス(サブパルス)の時間幅をτとした場合に、長さがv/(2Γ)とほぼ等しいかそれ以下である短い区間からのステップ応答関数がh(t)、前記h(t)の逆数の関数がg(t)=1/h(t)である光システムに、前記光変調器で変調された光信号を入力したときに当該光システムから出力される光を受信して受信信号RC(t)を出力する光受信器と、
前記関数g(t)と前記相関符号系列信号C(t)を乗じた関数をC(t)g(t)とし、前記受信信号RC(t)または前記相関符号系列信号C(t)の符号系列の要素の極性を反転させた信号C - (t)を使用した時の受信信号をRC - (t)としたときにRC(t)からRC - (t)を減算した信号と、前記関数C(t)g(t)との相関処理を行う相関処理器とを備えたことを特徴とする。
In the present invention,
A correlation code sequence signal generator for generating a correlation code sequence signal C (t) as a function of time t;
An optical modulator that modulates light with a signal including the correlation code sequence signal C (t);
When the speed of light is v and the time width of the 1-bit pulse (sub-pulse) of the correlation code sequence signal C (t) is τ, the length is approximately equal to or less than v / (2Γ). The optical signal modulated by the optical modulator is applied to an optical system in which the step response function from the section is h (t) and the inverse function of h (t) is g (t) = 1 / h (t). An optical receiver that receives light output from the optical system and outputs a reception signal RC (t) when input;
A function obtained by multiplying the function g (t) and the correlation code sequence signal C (t) is defined as C (t) g (t), and the received signal RC (t) or the code of the correlation code sequence signal C (t) is obtained. signal obtained by inverting the polarity of the sequence of elements C - (t) RC a received signal when using the - (t) and the RC from RC (t) when - the signal obtained by subtracting the (t), the function And a correlation processor for performing correlation processing with C (t) g (t).
または、本発明は、
時間tの関数として相関符号系列信号C1(t)及びその符号要素を逆の順番に並べた逆方向相関符号系列信号C2(t)を発生する相関符号系列信号発生器と、
光を前記相関符号系列信号C1(t)を含む信号及び前記相関符号系列信号C2(t)を含む信号で変調する光変調器と、
光システムに前記光変調器で変調された光信号を入力したときに当該光システムから出力される光を受信して受信信号RC1(t)及び受信信号RC2(t)を出力する光受信器と、
前記受信信号RC1(t)または前記相関符号系列信号C1(t)の符号系列の要素の極性を反転させた信号C1 - (t)を使用した時の受信信号をRC1 - (t)としたときにRC1(t)からRC1 - (t)を減算した信号と、前記相関符号系列信号C1(t)との相関処理、及び、前記受信信号RC2(t)または前記相関符号系列信号C2(t)の符号系列の要素の極性を反転させた信号C2 - (t)を使用した時の受信信号をRC2 - (t)としたときにRC2(t)からRC2 - (t)を減算した信号と、前記相関符号系列信号C2(t)との相関処理を行う相関処理器と、
前記相関処理器から出力される、前記相関符号系列信号C1(t)との相関処理結果と、前記相関符号系列信号C2(t)との相関処理結果を加算して出力する合成処理器とを備えたことを特徴とする。
Alternatively, the present invention
A correlation code sequence signal generator for generating a correlation code sequence signal C1 (t) and a reverse correlation code sequence signal C2 (t) in which the code elements are arranged in reverse order as a function of time t;
An optical modulator that modulates light with a signal including the correlation code sequence signal C1 (t) and a signal including the correlation code sequence signal C2 (t);
An optical receiver that receives light output from the optical system when an optical signal modulated by the optical modulator is input to the optical system and outputs a received signal RC1 (t) and a received signal RC2 (t); ,
The received signal RC1 (t) or the correlation code sequence signal C1 (t) of the code sequence of the signal obtained by inverting the polarity of the elements C1 - (t) the received signal when using RC1 - when a (t) to RC1 (t) from the RC1 - correlation processing a signal obtained by subtracting the (t), the correlation code sequence signal C1 (t), the and the received signal RC2 (t) or the correlation code sequence signal C2 (t) signal obtained by inverting the polarity of the elements of the code sequence of C2 - from RC2 (t) RC2 when the (t) - - a signal obtained by subtracting the (t), the received signal RC2 when using (t) A correlation processor for performing correlation processing with the correlation code sequence signal C2 (t);
A synthesis processor that adds the correlation processing result output from the correlation processor with the correlation code sequence signal C1 (t) and the correlation processing result with the correlation code sequence signal C2 (t) and outputs the result. It is characterized by having.
あるいは、本発明は、
時間tの関数として相関符号系列信号C1(t)及びその符号要素を逆の順番に並べた逆方向相関符号系列信号C2(t)を発生する相関符号系列信号発生器と、
光を前記相関符号系列信号C1(t)を含む信号及び前記相関符号系列信号C2(t)を含む信号で変調する光変調器と、
光の速度をvとし、前記相関符号系列信号C1(t)及び前記相関符号系列信号C2(t)の1ビットパルス(サブパルス)の時間幅をτとした場合に、長さがv/(2Γ)とほぼ等しいかそれ以下である短い区間からのステップ応答関数がh(t)、時間tについての1次関数がF(t)=β(1−αt)、前記F(t)を前記h(t)で除した関数がG(t)=F(t)/h(t)である光システムに、前記光変調器で変調された光信号を入力したときに当該光システムから出力される光を受信して受信信号RC1(t)及び受信信号RC2(t)を出力する光受信器と、
前記関数G(t)と前記相関符号系列信号C1(t)を乗じた関数をC1(t)G(t)とし、前記関数G(t)と前記相関符号系列信号C2(t)を乗じた関数をC2(t)G(t)とし、前記受信信号RC1(t)または前記相関符号系列信号C1(t)の符号系列の要素の極性を反転させた信号C1 - (t)を使用した時の受信信号をRC1 - (t)としたときにRC1(t)からRC1 - (t)を減算した信号と、前記関数C1(t)G(t)との相関処理、及び、前記受信信号RC2(t)または前記相関符号系列信号C2(t)の符号系列の要素の極性を反転させた信号C2 - (t)を使用した時の受信信号をRC2 - (t)としたときにRC2(t)からRC2 - (t)を減算した信号と、前記関数C2(t)G(t)との相関処理を行う相関処理器と、
前記相関処理器から出力される、前記関数C1(t)G(t)との相関処理結果と、前記関数C2(t)G(t)との相関処理結果を加算して出力する合成処理器とを備えたことを特徴とする。
Alternatively, the present invention provides
A correlation code sequence signal generator for generating a correlation code sequence signal C1 (t) and a reverse correlation code sequence signal C2 (t) in which the code elements are arranged in reverse order as a function of time t;
An optical modulator that modulates light with a signal including the correlation code sequence signal C1 (t) and a signal including the correlation code sequence signal C2 (t);
When the speed of light is v and the time width of the 1-bit pulse (subpulse) of the correlation code sequence signal C1 (t) and the correlation code sequence signal C2 (t) is τ, the length is v / (2Γ ) Is a step response function from a short interval substantially equal to or less than h), a linear function with respect to time t is F (t) = β (1−αt), and F (t) is h When an optical signal modulated by the optical modulator is input to an optical system whose function divided by (t) is G (t) = F (t) / h (t), the optical system outputs the optical signal. An optical receiver that receives light and outputs a received signal RC1 (t) and a received signal RC2 (t);
A function obtained by multiplying the function G (t) and the correlation code sequence signal C1 (t) is defined as C1 (t) G (t), and the function G (t) and the correlation code sequence signal C2 (t) are multiplied. the function and C2 (t) G (t), the received signal RC1 (t) or the correlation code sequence signal C1 (t) of the code sequence of elements of the polarity signal obtained by inverting the C1 - when using the (t) of the received signal RC1 - RC1 (t) from RC1 when a (t) - correlation of a signal obtained by subtracting the (t), the function C1 and (t) G (t), and the received signal RC2 signal obtained by inverting the polarity of the elements of the code sequence (t) or the correlation code sequence signal C2 (t) C2 - a reception signal when using the (t) RC2 - when a (t) RC2 (t ) And RC2 − (t) subtracted from the function C2 (t) G (t)
A synthesis processor for adding the correlation processing result output from the correlation processor with the function C1 (t) G (t) and the correlation processing result with the function C2 (t) G (t) and outputting the result. It is characterized by comprising.
前記相関符号としては、相補相関符号(Golay符号)、Barker符号を始めとし、任意の相関符号を使用する。 As the correlation code, an arbitrary correlation code such as a complementary correlation code (Golay code) and a Barker code is used.
本発明によれば、以上のように光符号変調パルスの相関処理方式を構成するので、受信信号の波形が歪む場合においても、相関特性における時間サイドローブにおける雑音を増加させることなく、受信信号のSN比を向上させ、距離の測定精度を向上させることができる。 According to the present invention, since the correlation processing method of the optical code modulation pulse is configured as described above, even when the waveform of the reception signal is distorted, the noise of the reception signal is increased without increasing the noise in the time side lobe in the correlation characteristics. The SN ratio can be improved, and the distance measurement accuracy can be improved.
[第1実施形態]
図7は本発明の光符号変調パルスの相関処理方式の第1実施形態、ここではPSP−BOTDAに適用した例を示すもので、図中、従来例と同一構成部分は同一符号をもって表す。即ち、1は光ファイバ、2はレーザ、3は光変調器、6,11はカップラ、7は光レシーバ、12は光周波数シフタ、13は相関符号系列信号発生器、14は相関処理器、15は合成処理器である。
[First Embodiment]
FIG. 7 shows an example applied to the correlation processing method of an optical code modulation pulse of the present invention, here, PSP-BOTDA. In the figure, the same components as those of the conventional example are represented by the same reference numerals. 1 is an optical fiber, 2 is a laser, 3 is an optical modulator, 6 and 11 are couplers, 7 is an optical receiver, 12 is an optical frequency shifter, 13 is a correlation code sequence signal generator, 14 is a correlation processor, 15 Is a synthesis processor.
まず、本発明の第1実施形態についてその動作とともに説明する。 First, a first embodiment of the present invention will be described along with its operation.
レーザ2は発振線幅の狭い干渉性の高い光源を使用する。レーザ2の出力である連続光は、カップラ11により二つに分岐され、それぞれポンプ光及びプローブ光として使用される。プローブ光として使用される光は、光周波数シフタ12に入力され、その光周波数が、光ファイバ1のブリルアン周波数シフトと同程度の周波数だけダウンシフトされる。この周波数シフトされた連続光は、光ファイバ1の端面FE2から光ファイバ1に入射される。一方、ポンプ光として使用される光は、光変調手段(OM)である光変調器3に入力される。また光変調器3の電気信号入力端子には、相関符号系列信号発生器13からの出力信号が入力され、この電気信号により、符号変調されたポンプ光が生成される。符号変調されたポンプ光は、カップラ6を通過し、光ファイバ1の端面FE1から光ファイバ1に入射される。
The
今、光ファイバ1のある部分に歪みが生じ、その部分のブリルアン周波数シフトが周辺の部分の値から変化したとする。そして、前記のポンプ光と連続プローブ光の周波数差が、歪みが生じた部分のブリルアン周波数シフトと同じであるとすると、ブリルアン増幅の原理に従い、符号変調されたポンプ光が前記歪みの生じた部分を通過するときに、前記プローブ光をブリルアン増幅する。ブリルアン増幅されたプローブ光は、カップラ6を通過し、光レシーバ7に入力され、電気信号に変換される。その電気信号は相関処理器14に入力される。相関処理器14は、相関符号系列信号発生器13の出力信号に基づいた信号と光レシーバ7の出力信号との相互相関処理を行い、パルス圧縮信号を出力する。合成処理器15は、相関処理器14から出力されるパルス圧縮信号が複数ある場合、それらを合成したパルス圧縮信号を出力する。
Now, it is assumed that a certain part of the
以下、本発明の原理を説明する。 Hereinafter, the principle of the present invention will be described.
使用する相関符号が、相補相関符号(Golay符号)の場合を説明する。相補相関符号は2つの符号系列A,Bから構成され、A,Bは以下の性質を満足する。 A case where the correlation code to be used is a complementary correlation code (Golay code) will be described. The complementary correlation code is composed of two code sequences A and B, and A and B satisfy the following properties.
ここで、Lは符号の長さ、Ai,Bi(i=1,2,…L)は符号系列A,Bの要素であり、1,−1の2値をとる。従って、相補相関符号に基づき符号変調したパルス列の相関特性を式(1)に基づいて処理すると、そのメインローブ(n=0)は、符号長Lの2倍の値をとり、時間サイドローブ(n≠0)は0となる。従って、相補相関符号は分布測定に最適な特性を有している。 Here, L is the length of the code, Ai, Bi (i = 1, 2,... L) are elements of the code sequences A and B, and takes a binary value of 1, -1. Accordingly, when the correlation characteristic of the pulse train code-modulated based on the complementary correlation code is processed based on the equation (1), the main lobe (n = 0) takes a value twice the code length L, and the time side lobe ( n ≠ 0) is 0. Therefore, the complementary correlation code has optimum characteristics for distribution measurement.
今、相補相関符号系列A1,B1を、符号1ビットの時間幅をτとして、時間の関数で表したものを、相関符号系列信号A1(t),B1(t)とする。そしてA1(t),B1(t)に基づいた信号によってポンプ光を符号変調する場合を考える。後述する本発明の実施形態では、この符号系列の要素の並ぶ順番を逆にした逆方向符号系列も利用するので、符号系列A1,B1を、ここでは順方向符号系列A1,B1と呼ぶことにする。また、光ファイバ1に歪みが生じた部分の長さは、符号1ビット分のパルスであるサブパルスの時間幅τに相当する長さvτ/2であるとする(ここでvは光ファイバ中の光速)。そして、歪みが生じた部分において、符号変調されたポンプ光によってプローブ光がブリルアン増幅され、光レシーバ7によって受信されたとする。また、その受信電気信号をRA1(t),RB1(t)で表すとする。
Now, the complementary correlation code sequences A1 and B1 expressed as a function of time with a time width of 1 bit of the code as τ are referred to as correlation code sequence signals A1 (t) and B1 (t). Consider a case where the pump light is code-modulated by a signal based on A1 (t) and B1 (t). In an embodiment of the present invention to be described later, since a reverse code sequence in which the order of elements of the code sequence is reversed is also used, the code sequences A1 and B1 are referred to as forward code sequences A1 and B1 here. To do. Further, the length of the portion where the
これまで発明者らはいくつかの種類の符号変調の方法を報告しているが、ここでは前述した図3に示す方法を想定する。図3の方法は、音波励起用の第1のパルスと測定用の第2のパルスでポンプ光を構成する。さらに、第2のパルスを符号の長さである符号の要素数L個に等分割し、L個のサブパルスを作る(図3の例では、L=4である)。この各サブパルスに符号を割り当てる。図3の例では、符号要素1,−1を、位相シフト0,πに割り当てている。
Until now, the inventors have reported several kinds of code modulation methods. Here, the method shown in FIG. 3 is assumed. In the method of FIG. 3, pump light is composed of a first pulse for sound wave excitation and a second pulse for measurement. Further, the second pulse is equally divided into L code elements, which is the code length, to create L sub-pulses (L = 4 in the example of FIG. 3). A code is assigned to each sub-pulse. In the example of FIG. 3,
このようにすることにより、第1のパルスによりブリルアン増幅に寄与する音波を十分に成長させ、その成長した音波を利用して、各サブパルスはプローブ光を効率的にブリルアン増幅することが可能となる。さらに、第1のパルスによって発生させた音波は、サブパルスとコヒーレントに相互作用するので、第1のパルスの位相と位相符号変調されたサブパルスの位相が同相(位相差0)のときは、プローブ光パワーは増加し、一方、第1のパルスの位相と位相符号変調されたサブパルスの位相が逆相(位相差π)のときは、プローブ光のパワーは減衰する。先に仮定したように、光ファイバ1に歪みが生じた部分の長さは、符号1ビット分のパルス幅に相当する長さであるので、サブパルスによるプローブ光パワーの変化を光レシーバ7で受信した受信電気信号は、符号系列信号A1(t),B1(t) と相似形となる。
By doing so, it is possible to sufficiently grow a sound wave that contributes to Brillouin amplification by the first pulse, and each sub-pulse can efficiently amplify the probe light using the grown sound wave. . Further, since the sound wave generated by the first pulse interacts coherently with the subpulse, the probe light is used when the phase of the first pulse and the phase of the phase code modulated subpulse are in phase (phase difference 0). On the other hand, the power of the probe light is attenuated when the phase of the first pulse and the phase of the phase-code modulated sub-pulse are opposite in phase (phase difference π). As previously assumed, the length of the portion in which the
しかしながら、受信電気信号には、音波励起用の第1のパルス自身による増幅信号も重なっている。そこで、PSP−BOTDAでは、符号系列A1の要素をもう一方の要素と交換した符号系列A1-、さらに符号系列B1の要素をもう一方の要素と交換した符号系列B1-も使用する。 However, the amplified electric signal generated by the first pulse itself for sound wave excitation overlaps with the received electrical signal. Therefore, the PSP-BOTDA, the code and the elements of the code sequence A1 was replaced with other element sequences A1 -, code sequence B1 that further elements of the code sequence B1 was replaced with other elements - is also used.
例えば、符号長L=4の相補相関符号系列が
A1={1,1,1,−1},B1={1,1,−1,1}
とすると、その要素を交換した相補相関符号系列は、1を−1と交換し、−1を1と交換することにより得られ、
A1-={−1,−1,−1,1},B1-={−1,−1,1,−1}
のようになる。
For example, phase complementary correlation code sequence of code length L = 4 is A1 = {1,1,1, -1}, B1 = {1,1, -1,1}
When the phase complementary correlation code sequence replace the
A1 − = {− 1, −1, −1,1}, B1 − = {− 1, −1,1, −1}
become that way.
そして、第1のパルスはそのままとし、第2のパルスを符号A1-に基づく信号A1-(t)で位相符号変調したポンプ光(図3(b)を参照)を生成し、それによってプローブ光をブリルアン増幅した信号も測定する。その受信電気信号をRA1-(t)とする。同様にして、第1のパルスはそのままとし、第2のパルスを符号B1-に基づく信号B1-(t)で位相符号変調したポンプ光を生成し、それによってプローブ光をブリルアン増幅した信号も測定する。その受信電気信号をRB1-(t)とする。 The first pulse is kept unchanged, the second pulse code A1 - signal based on A1 - generates pump light that is phase code modulation in (t) (see FIG. 3 (b)), whereby the probe light A signal obtained by amplifying the signal is also measured. The received electrical signal RA1 - a (t). Similarly, the first pulse is kept unchanged, the second pulse code B1 - signal based on the B1 - (t) in generating the pump light phase code modulation, also thereby signal Brillouin amplified probe light measurement To do. The received electrical signal is RB1 − (t).
このようにして測定したRA1-(t)及びRB1-(t)に含まれる第1パルス光によるブリルアン増幅信号は、RA1(t)及びRB1(t)に含まれる信号と同じであるが、位相符号変調されたサブパルス光によるブリルアン増幅信号は、逆極性の値となる。その結果、それらの差信号、ΔRA1(t)=RA1(t)−RA1-(t)及びΔRB1(t)=RB1(t)−RB1-(t)は、それぞれ、A1(t)及びB1(t)と振幅を除き、同じ波形となると考えられる。 The Brillouin amplified signal by the first pulse light included in RA1 − (t) and RB1 − (t) measured in this way is the same as the signal included in RA1 (t) and RB1 (t), but the phase The Brillouin amplified signal by the code-modulated sub-pulse light has a value of reverse polarity. Consequently, their difference signal, ΔRA1 (t) = RA1 ( t) -RA1 - (t) and ΔRB1 (t) = RB1 (t ) -RB1 - (t) , respectively, A1 (t) and B1 ( Except for t) and amplitude, the same waveform is assumed.
そこで、A1(t)とΔRA1(t)の相互相関と、B1(t)とΔRB1(t)の相互相関との和、 Therefore, the sum of the cross-correlation between A1 (t) and ΔRA1 (t) and the cross-correlation between B1 (t) and ΔRB1 (t),
を求める。ここで、Ψ(nτ)=Ψ(n),A1(mτ)=A1m,ΔRA1((m+n)τ)=ΔRA1m+n,B1(mτ)=B1m,ΔRB1((m+n)τ)=ΔRB1m+nと記した(以後、同様の記法を使用する)。 Ask for. Here, Ψ (nτ) = Ψ (n), A1 (mτ) = A1 m , ΔRA1 ((m + n) τ) = ΔRA1 m + n , B1 (mτ) = B1 m , ΔRB1 ((m + n ) τ) = ΔRB1 m + n (hereinafter, the same notation is used).
式(2)は、式(1)と同様に、メインローブのみ大きな値をとり、サイドローブは0となる。即ち、第2のパルスを分割したサブパルスの幅τで決まる距離分解能vτ/2で、光ファイバ1に歪みが生じた部分を評価可能となる。
In the same way as Expression (1), Expression (2) takes a large value only for the main lobe, and the side lobe becomes zero. That is, it is possible to evaluate a portion where the
しかし、実際には、第1のパルス光によって発生させた音波の寿命は、石英系光ファイバの場合、10ns程度であるため、第2のパルス光の幅Lτがそれと同等以上の長さになると、符号変調された各サブパルスによる増幅度あるいは減衰度は、第2のパルス光の前半部分に比べ後半部分では大きく減少するようになる(図4参照)。その結果、式(2)の相関関数のメインローブの値の低下と、サイドローブにおける雑音の発生が生じるようになる。 However, in reality, the lifetime of the sound wave generated by the first pulsed light is about 10 ns in the case of the silica-based optical fiber, so that the width Lτ of the second pulsed light is equal to or longer than that. The amplification factor or attenuation factor of each code-modulated sub-pulse is greatly reduced in the second half compared to the first half of the second pulse light (see FIG. 4). As a result, the value of the main lobe of the correlation function of Equation (2) decreases and noise occurs in the side lobe.
そこで相関処理を行うときに、音波の減衰の補正を行うことを考える。 Therefore, it is considered to correct the attenuation of sound waves when performing correlation processing.
ブリルアン増幅またはブリルアン散乱に関与する音波の振幅の減衰係数Γは、ブリルアン利得スペクトルの半値全幅をΔνbとしたとき、Γ=πΔνbで与えられる。従ってΓの値は光ファイバ1のΔνbを測定すれば算出できる値である。このとき光ファイバ中の光速をvとすると、長さがv/(2Γ)とほぼ等しいかそれよりも短い区間からの、測定用パルス(第2のパルス)によるブリルアン増幅のステップ応答関数は、測定用パルスがその短い区間に到達した時刻を基準にして表すと、
h(t)=exp(−Γt) (3)
で与えられる。
The attenuation coefficient Γ of the amplitude of the sound wave involved in Brillouin amplification or Brillouin scattering is given by Γ = πΔν b where Δν b is the full width at half maximum of the Brillouin gain spectrum . Therefore, the value of Γ can be calculated by measuring Δν b of the
h (t) = exp (−Γt) (3)
Given in.
今、光ファイバ1に歪みが生じた部分の長さΔzは、Δz≦v/(2Γ)であり、また、符号系列A1,A1-で変調されたポンプ光を使用したとき、符号1ビット分のサブパルスの時間幅をτとして、Δz≦vτ/2であるとする。このとき、歪みが生じた部分において、符号変調されたポンプ光によってブリルアン増幅されたプローブ光パワーのRA1(t)の変化、そしてそれを光レシーバ7で受信し電気信号に変換された信号は、A1(t)h(t)に比例する。差信号ΔRA1(t)も同様である。簡単のために比例係数を省略すると、
ΔRA1(t)=A1(t)h(t) (4)
である。同様にして、符号系列B1,B1-を使用したときの差信号ΔRB1(t)は、
ΔRB1(t)=B1(t)h(t) (5)
のように表せる。
Now, the length Δz of the portion where the
ΔRA1 (t) = A1 (t) h (t) (4)
It is. Similarly, the difference signal ΔRB1 (t) when the code sequence B1, B1 − is used is
ΔRB1 (t) = B1 (t) h (t) (5)
It can be expressed as
今、ステップ応答関数h(t)の逆数の関数をg(t)=1/h(t)とし、A1(t)と音波の減衰を補正したΔRA1(t)g(t)との相互相関と、B1(t)と音波の減衰を補正したΔRB1(t)g(t)との相互相関の和の計算処理を行うと、以下のようになる。 Now, let the inverse function of the step response function h (t) be g (t) = 1 / h (t), and cross-correlate A1 (t) with ΔRA1 (t) g (t) corrected for sound wave attenuation. When the calculation process of the sum of cross-correlation between B1 (t) and ΔRB1 (t) g (t) corrected for sound wave attenuation is performed, the following is obtained.
ここで、h(nτ)=hn,g(nτ)=gnと記した(以後、同様の記法を使用する)。 Here, h (nτ) = h n , g (nτ) = g n and marked (hereinafter, using the same notation).
即ち、音波の減衰を補正した式(6)で表した相互相関処理を行うことにより、メインローブの信号を減少させず、かつ、サイドローブの雑音を生じさせることなく、信号を検出することが可能となる。 That is, by performing the cross-correlation process expressed by Equation (6) that corrects the attenuation of the sound wave, the signal can be detected without reducing the main lobe signal and without causing side lobe noise. It becomes possible.
しかしながら、実際の測定では、上で仮定したようにブリルアン増幅が生じる区間は一か所ではなく、光ファイバの長さ方向に分布して複数存在する。そのため、測定用パルスがある特定の短い区間に到達した時刻を基準にして表したステップ応答関数h(t)の逆関数であるg(t)を一般の場合にそのまま使用するわけにはいかない。即ち、差信号ΔRA1(t)に逆関数g(t)を乗じた関数ΔRA1(t)g(t)と符号の関数A1(t)との相互相関及び、差信号ΔRB1(t)に逆関数g(t)を乗じた関数ΔRB1(t)g(t)と符号の関数B1(t)との相互相関をそれぞれ計算処理するわけにはいかない。 However, in actual measurement, as assumed above, there is not one section where Brillouin amplification occurs, and there are a plurality of sections distributed in the length direction of the optical fiber. For this reason, g (t), which is an inverse function of the step response function h (t) expressed with reference to the time at which a measurement pulse reaches a specific short section, cannot be used as it is in the general case. That is, the cross-correlation between a function ΔRA1 (t) g (t) obtained by multiplying the difference signal ΔRA1 (t) by the inverse function g (t) and the sign function A1 (t), and the difference signal ΔRB1 (t) The cross-correlation between the function ΔRB1 (t) g (t) multiplied by g (t) and the sign function B1 (t) cannot be calculated.
そこで本発明では、音波が式(3)で示したように指数関数状に減衰することに着目し、音波の「減衰」ではなく、音波の「減衰率」を補正する。そのために、光ファイバの長さ方向のある着目する個所について、以下の式(7)で表すように、A1(t)g(t)とΔRA1(t)との相互相関と、B1(t)g(t)とΔRB1(t) との相互相関との和の計算処理を行う。 Therefore, in the present invention, attention is paid to the fact that the sound wave attenuates exponentially as shown by the equation (3), and not the “attenuation” of the sound wave but the “attenuation rate” of the sound wave is corrected. Therefore, as shown by the following formula (7), the cross-correlation between A1 (t) g (t) and ΔRA1 (t) and B1 (t) A calculation process of the sum of the cross-correlation between g (t) and ΔRB1 (t) is performed.
このようにすることにより、ブリルアン増幅が生じる区間が光ファイバの長さ方向に分布して存在するときにも、メインローブの信号を減少させず、かつ、サイドローブの雑音を生じさせることなく、理想的に信号を検出することが可能となることがわかる。さらに式(6)と式(7)を比較すると分かるように、本発明では、時間シフトnτのときのサイドローブの相関値を求めるときに、重みexp(−Γnτ)が掛かるため、符号変調された光信号の振幅に多少の変動があっても、その影響を抑圧する効果がある。 By doing in this way, even when the section where Brillouin amplification occurs is distributed in the length direction of the optical fiber, the main lobe signal is not reduced, and the side lobe noise is not generated. It can be seen that the signal can be detected ideally. Further, as can be seen from a comparison between the equations (6) and (7), in the present invention, when the correlation value of the side lobe at the time shift nτ is obtained, the weight exp (−Γnτ) is applied, so that the code modulation is performed. Even if there is some variation in the amplitude of the optical signal, the effect is suppressed.
[第2実施形態]
本実施形態では、第1実施形態と同じく、PSP−BOTDAに本発明を適用している。本発明の第2実施形態である光符号変調パルスの相関処理方式の基本構成は、第1実施形態の構成を示す図7と同じであるが、相関符号系列信号発生器13、相関処理器14及び合成処理器15の機能において、第1実施形態と異なる。
[Second Embodiment]
In the present embodiment, the present invention is applied to PSP-BOTDA as in the first embodiment. The basic configuration of the correlation processing method of the optical code modulation pulse according to the second embodiment of the present invention is the same as that of FIG. 7 showing the configuration of the first embodiment, but the correlation code
相関符号系列信号発生器13は、順方向相補相関符号系列信号A1(t),B1(t)と、その符号要素を逆に並べた逆方向相補相関符号系列信号A2(t),B2(t)を発生させる。
Correlation code
例えば、符号長L=4の順方向相補相関符号系列が
A1={1,1,1,−1},B1={1,1,−1,1}
とすると、その逆方向相補相関符号系列は、
A2={−1,1,1,1},B2={1,−1,1,1}
である。
For example, the forward complementary correlation code sequence with a code length L = 4 is A1 = {1,1,1, −1}, B1 = {1,1, −1,1}
Then, the reverse complementary correlation code sequence is
A2 = {-1,1,1,1}, B2 = {1, -1,1,1}
It is.
相関符号系列信号発生器13は、さらに、符号の要素を交換した、A1-(t),B1-(t),A2-(t),B2-(t)も発生させる。そして、第1実施形態と同様に、符号系列信号A1(t),B1(t),A2(t),B2(t),A1-(t),B1-(t),A2-(t),B2-(t)によってポンプ光を符号変調する場合を考える。そして、第1実施形態のときと同様に、光ファイバ1の歪みが生じた部分において、符号変調されたポンプ光によってプローブ光がブリルアン増幅され、光レシーバ7によって受信されたとする。また、その受信電気信号を、符号系列A1,B1,A2,B2,A1-,B1-,A2-,B2-に対応させて、RA1(t),RB1(t),RA2(t),RB2(t),RA1-(t),RB1-(t),RA2-(t),RB2-(t)で表すとする。さらに、ΔRA1(t)=RA1(t)−RA1-(t),ΔRB1(t)=RB1(t)−RB1-(t),ΔRA2(t)=RA2(t)−RA2-(t),ΔRB2(t)=RB2(t)−RB2-(t)とする。
The correlation code
本実施形態ではさらに、以下の式(8)で示すように、相関処理器14により、A1(t)とΔRA1(t)との相互相関ΦA1(n)と、A2(t)とΔRA2(t)との相互相関ΦA2(n)と、B1(t)とΔRB1(t)との相互相関ΦB1(n)と、B2(t)とΔRB2(t)との相互相関ΦB2(n)との計算処理を行う。そして、合成処理器15は、それらの総合和Φ(n)を合成する計算処理を行う。
In the present embodiment, as shown by the following equation (8), the
ここで、A2i=A1L-i+1の関係を利用すると、 Here, using the relationship of A2 i = A1 L−i + 1 ,
式(9)の右辺{}の中の指数関数は、その引数が小さいときには1次関数で近似でき、{}の中の値はmに依存しなくなる。その結果、 The exponential function in the right side {} of Equation (9) can be approximated by a linear function when the argument is small, and the value in {} does not depend on m. as a result,
となる。同様にして、 It becomes. Similarly,
従って、 Therefore,
以上のことから、順方向符号とその逆方向符号を使用し、式(8)に従って、相関処理を相関処理器14で行い、その相関処理した信号の合成を合成処理器15で行うことにより、ブリルアン増幅が生じる区間が光ファイバの長さ方向に分布して存在するときにも、メインローブの信号を大きく減少させることなく、かつ、サイドローブの雑音を大きく生じさせることなく、信号を検出することが可能となることがわかる。
From the above, by using the forward code and the reverse code thereof, the correlation processing is performed by the
次に、本発明の第1実施形態と第2実施形態のSN比を比較する。サイドローブの雑音はそれぞれ0またはほとんど0となるので、雑音は受信回路のランダム雑音のみを考える。また、計算を簡単化するため、離散値を連続値に置き換えて計算する。 Next, the SN ratios of the first embodiment and the second embodiment of the present invention are compared. Since the side lobe noise is 0 or almost 0, only the random noise of the receiving circuit is considered. In order to simplify the calculation, the discrete value is replaced with a continuous value.
このとき、第1実施形態の受信信号の電力PS1、雑音電力PN1及び信号対雑音比SNR1は次のようになる。 At this time, the power PS1, noise power PN1, and signal-to-noise ratio SNR1 of the received signal of the first embodiment are as follows.
ここで、σ2は、時間τの間隔でデータをサンプリングしたときの雑音電力である。 Here, σ 2 is the noise power when data is sampled at intervals of time τ.
一方、音波励起用パルスのあとの測定用パルスとして、符号化パルスではなく、時間幅τのサブパルス一つのみとしたポンプ光で測定したとき、信号対雑音比SNR0は
SNR0=1/σ2
で与えられる。
On the other hand, when the measurement pulse after the sound wave excitation pulse is measured with pump light that is not an encoded pulse but only one sub-pulse having a time width τ, the signal-to-noise ratio SNR0 is SNR0 = 1 / σ 2.
Given in.
従って、第1実施形態の信号対雑音比の改善率SNIR1は次式で与えられる。 Accordingly, the signal-to-noise ratio improvement rate SNIR1 of the first embodiment is given by the following equation.
一方、第2実施形態の受信信号の電力PS2、雑音電力PN2、信号対雑音比SNR2及び、信号対雑音比の改善率SNIR2は次のようになる。 On the other hand, the received signal power PS2, noise power PN2, signal-to-noise ratio SNR2, and signal-to-noise ratio improvement rate SNIR2 of the second embodiment are as follows.
減衰係数Γのおおよその値は使用する光ファイバと光源の波長が決まれば計算可能である。例えば石英系ガラス光ファイバの場合、波長1.55μmでは、ブリルアン利得スペクトルの半値全幅Δνbは約35MHzであるので、 The approximate value of the attenuation coefficient Γ can be calculated if the wavelength of the optical fiber to be used and the light source are determined. For example, in the case of a silica glass optical fiber, the full width at half maximum Δν b of the Brillouin gain spectrum is about 35 MHz at a wavelength of 1.55 μm.
である。 It is.
そこで、τ=0.3ns,Γ=0.1Gs-1 としたときのSNIR1及びSNIR2の計算結果を図8に示す。第1実施形態では、信号の補正に伴いランダム雑音も増加させるので、符号パルスの時間Lτが非常に長くなるとSNIR1は低下している。一方、第2実施形態では、信号の補正は行っていないので、ランダム雑音の増加量は第1実施形態に比較して緩やかである。その結果、第2実施形態のSNIR2は、第1実施形態のSNIR1に比べて大きくなる。しかし、第2実施形態では、時間サイドローブによる雑音が、抑制されてはいるが、発生していることに注意しなければならない。 FIG. 8 shows the calculation results of SNIR1 and SNIR2 when τ = 0.3 ns and Γ = 0.1 Gs −1 . In the first embodiment, random noise is also increased as the signal is corrected. Therefore, when the code pulse time Lτ becomes very long, SNIR1 decreases. On the other hand, in the second embodiment, since signal correction is not performed, the amount of increase in random noise is moderate as compared to the first embodiment. As a result, SNIR2 of the second embodiment is larger than SNIR1 of the first embodiment. However, in the second embodiment, it should be noted that noise due to the time side lobe is generated although it is suppressed.
[第3実施形態]
本実施形態では、第1実施形態と同じく、PSP−BOTDAに本発明を適用している。本発明の第3実施形態である光符号変調パルスの相関処理方式の基本構成は、第1実施形態の構成を示す図7と同じであり、また、相関符号系列信号発生器13及び合成処理器15の機能は第2実施形態と同じであるが、相関処理器14の機能において第2実施形態と異なる。
[Third Embodiment]
In the present embodiment, the present invention is applied to PSP-BOTDA as in the first embodiment. The basic configuration of the correlation processing method of the optical code modulation pulse according to the third embodiment of the present invention is the same as that of FIG. 7 showing the configuration of the first embodiment, and the correlation code
第2実施形態と同様に、相関符号系列信号発生器13は、順方向相補相関符号系列信号A1(t),B1(t)と、逆方向相補相関符号系列信号A2(t),B2(t)を発生させる。また、それらの符号要素をもう一方の要素と交換した符号系列信号A1-(t),B1-(t),A2-(t),B2-(t)も発生させる。そして、符号系列信号A1(t),B1(t),A2(t),B2(t),A1-(t),B1-(t),A2-(t),B2-(t)によってポンプ光を符号変調する場合を考える。さらに、第1及び第2実施形態のときと同様に、光ファイバ1の歪みが生じた部分において、符号変調されたポンプ光によってプローブ光がブリルアン増幅され、光レシーバ7によって受信されたとする。また、その受信電気信号を、符号系列A1,B1,A2,B2,A1-,B1-,A2-,B2-に対応させて、RA1(t),RB1(t),RA2(t),RB2(t),RA1-(t),RB1-(t),RA2-(t),RB2-(t)で表すとする。さらに、ΔRA1(t)=RA1(t)−RA1-(t),ΔRB1(t)=RB1(t)−RB1-(t),ΔRA2(t)=RA2(t)−RA2-(t),ΔRB2(t)=RB2(t)−RB2-(t) とする。
As in the second embodiment, the correlation code
本実施形態ではさらに、ブリルアン増幅信号の応答関数を補正し、補正した応答関数が時間tの1次関数F(t)=β(1−αt)となるようにする。そのために、
G(t)=g(t)F(t) (13)
とし、以下の式(14)で表すように、相関処理器14は、A1(t)G(t)とΔRA1(t)との相互相関ΨA1(n)と、A2(t)G(t)とΔRA2(t)との相互相関ΨA2(n)と、B1(t)G(t)とΔRB1(t)との相互相関ΨB1(n)と、B2(t)G(t)とΔRB2(t)との相互相関ΨB2(n)との計算処理を行う。そして合成処理器15は、それらの総合和Ψ(n)を合成する計算処理を行う。
In the present embodiment, the response function of the Brillouin amplified signal is further corrected so that the corrected response function becomes a linear function F (t) = β (1−αt) at time t. for that reason,
G (t) = g (t) F (t) (13)
As shown in the following equation (14), the
ここで、A2i=A1L-i+1の関係を利用すると、 Here, using the relationship of A2 i = A1 L−i + 1 ,
本発明では、関数F(t)は1次関数としたため、上式右辺のFm+FL-(m+n)+1は、mに依存しない値になる。その結果、 In the present invention, since the function F (t) is a linear function, F m + F L− (m + n) +1 on the right side of the above expression is a value independent of m. as a result,
となる。同様にして、 It becomes. Similarly,
従って、 Therefore,
以上のことから、式(14)に従って、相関処理器14で相関処理を行い、その相関処理された信号を、合成処理器15で合成することにより、ブリルアン増幅が生じる区間が光ファイバの長さ方向に分布して存在するときにも、メインローブの信号を大きく減少させず、かつ、サイドローブの雑音を生じさせることなく、理想的に信号を検出することが可能となることがわかる。
From the above, the correlation processing is performed by the
次に、本発明の第3実施形態のSN比を計算する。上述のようにサイドローブの雑音は0となるので、雑音は受信回路のランダム雑音のみを考える。また、計算を簡単化するため、離散値を連続値におきかえて計算する。 Next, the SN ratio of the third embodiment of the present invention is calculated. Since the sidelobe noise is 0 as described above, only the random noise of the receiving circuit is considered. In order to simplify the calculation, the discrete value is replaced with a continuous value.
このとき、第3実施形態の受信信号の電力PS3、雑音電力PN3及び信号対雑音比SNR3は次のようになる。 At this time, the power PS3, noise power PN3, and signal-to-noise ratio SNR3 of the received signal of the third embodiment are as follows.
τ=0.3ns,Γ=0.1Gs-1 ,α=0.08Gs-1 としたときのSNIR3の計算結果を図8に示す。第3実施形態のSNIR3のピーク値は、1次関数F(t)のパラメータであるαの値を適切に設定することにより、第2実施形態のSNIR2のピーク値よりも高くなることがわかる。また、既に説明したように、第2実施形態では時間サイドローブが完全に0に抑圧しきれていないが、第3実施形態では、原理的に0とすることが可能である。即ち、第3実施形態のほうが、第2実施形態よりも、ランダム雑音特性及びサイドローブ雑音特性の両面で優れている。 FIG. 8 shows the calculation results of SNIR3 when τ = 0.3 ns, Γ = 0.1 Gs −1 , and α = 0.08 Gs −1 . It can be seen that the SNIR3 peak value of the third embodiment is higher than the SNIR2 peak value of the second embodiment by appropriately setting the value of α, which is a parameter of the linear function F (t). Further, as already described, the time side lobe is not completely suppressed to 0 in the second embodiment, but in principle it can be set to 0 in the third embodiment. That is, the third embodiment is superior to the second embodiment in both random noise characteristics and sidelobe noise characteristics.
[変形例1]
本変形例は、符号変調として、位相シフト変調(PSK; Phase Shift Keying)ではなく、振幅シフト変調(ASK; Amplitude Shift Keying)を使用する場合である。これまで、第1実施形態、第2実施形態、第3実施形態では、符号の要素1,−1に対して光の信号の位相をそれぞれ0,πシフトさせる位相シフト変調(PSK)を使用した。しかしながら、本発明はPSKに限らず、ASKにも適用可能である。
[Modification 1]
The present modification is a case where amplitude shift modulation (ASK) is used as code modulation instead of phase shift modulation (PSK). So far, in the first embodiment, the second embodiment, and the third embodiment, phase shift modulation (PSK) that shifts the phase of the optical signal by 0 and π with respect to the
具体的には、これまでの、第1実施形態、第2実施形態、第3実施形態において、符号の要素1,−1に対応して、ポンプ光の第2のパルスのサブパルスの振幅(強度)を、それぞれ1,0に比例して強度変調すれば良い。相関符号系列信号発生器13は、ポンプ光の第1のパルスを発生させるための信号と、第2パルスをASK変調するための信号を出力し、その出力信号で、光変調器3を駆動する。例として、A1={1,1,1,−1}、A1-={−1,−1,−1,1}の場合のポンプ光の波形を図9に示す。
Specifically, in the first embodiment, the second embodiment, and the third embodiment so far, the amplitude (intensity) of the sub-pulse of the second pulse of the pump light corresponding to the
PSKのときと同様に、ASKのときの受信電気信号の差信号ΔRA1(t)=RA1(t)−RA1-(t),ΔRB1(t)=RB1(t)−RB1-(t),…を定義するものとする。ASKを使用したときの差信号ΔRA1(t),ΔRB1(t),…は、PSKを使用した場合の半分の大きさになるが、PSKのときと同様に、振幅の大きさを除き、符号系列A1(t),B1(t),…と同じ波形となる。従って、上述の第1実施形態、第2実施形態、第3実施形態において、ポンプ光の第2パルスをASK変調したときも、それぞれ、式(7)、式(8)、式(14)に従って、相互相関処理と信号の合成を行えば良い。 As in the case of PSK, the difference signal of the received electrical signal when the ASK ΔRA1 (t) = RA1 ( t) -RA1 - (t), ΔRB1 (t) = RB1 (t) -RB1 - (t), ... Is defined. The difference signals ΔRA1 (t), ΔRB1 (t),... When ASK is used are half the size when PSK is used. However, as in the case of PSK, the difference signals ΔRA1 (t), ΔRB1 (t),. It becomes the same waveform as the series A1 (t), B1 (t),. Therefore, in the first embodiment, the second embodiment, and the third embodiment described above, when the second pulse of the pump light is ASK modulated, the equations (7), (8), and (14) are respectively followed. Then, cross-correlation processing and signal synthesis may be performed.
[第4実施形態]
図10は本発明の光符号変調パルスの相関処理方式の第4実施形態、ここではPSP−BOTDAではなく、BOTDRに適用した例を示すもので、図中、第1実施形態乃至第3実施形態及び変形例1と同一構成部分は同一符号をもって表す。即ち、1は光ファイバ、2はレーザ、3は光変調器、6,11,21はカップラ、13は相関符号系列信号発生器、14は相関処理器、22は光レシーバ、23はローカル発振器、24はミキサ、25は二乗処理器、26は加算平均処理器である。
[Fourth Embodiment]
FIG. 10 shows a fourth embodiment of the correlation processing method of the optical code modulation pulse of the present invention, here an example applied to BOTDR instead of PSP-BOTDA. In the figure, the first to third embodiments are shown. The same components as those of
レーザ2からの出力連続光は、カップラ11により2分岐される。そのうち一方の光は光変調器3に入力される。また光変調器3の電気信号入力端子には、相関符号系列信号発生器13からの出力信号が入力され、この電気信号により、符号変調されたプローブ光が生成される。符号変調されたプローブ光は、カップラ6を通過し、光ファイバ1の端面FE1から光ファイバ1に入射される。
The output continuous light from the
入射されたプローブ光の一部の光は、光ファイバ中で熱的に励起された音波により、後方に散乱される。この散乱光は自然ブリルアン散乱と呼ばれる。以後、簡単のためにブリルアン散乱と呼ぶ。ブリルアン散乱は、カップラ6により入射光と分離され、光レシーバ22の方向に導かれる。一方、カップラ11により分岐されたもう一方の光は、ブリルアン散乱をヘテロダイン検出するためのローカル光として使用される。
A part of the incident probe light is scattered backward by a sound wave thermally excited in the optical fiber. This scattered light is called natural Brillouin scattering. Hereinafter, for brevity, it is called Brillouin scattering. Brillouin scattering is separated from incident light by the
ブリルアン散乱光とローカル光はカップラ21で合流する。カップラ21の出力は光レシーバ22に入力される。光レシーバ22には、通常、強度雑音の低減や高感度化を図るために、2つの干渉信号を入力するバランス型レシーバを使用するが、1つの干渉信号のみを入力する一般の光レシーバでも構わない。
Brillouin scattered light and local light merge at the
ブリルアン散乱光とローカル光の周波数は、光ファイバ1のブリルアン周波数シフトだけ離れているため、光レシーバ22からは、周波数がブリルアン周波数であるビート信号が出力される。このビート信号と、ローカル発振器23の出力信号をミキサ24に入力し、ミキサ24の出力としてベースバンド信号を得る。このベースバンド信号と、相関符号系列信号発生器13から出力される相関符号系列信号との相関処理を相関処理器14で行う。相関処理器14の出力信号は二乗処理器25により二乗される。二乗された信号は、加算平均処理器26により順次加算される。
Since the Brillouin scattered light and the local light are separated from each other by the Brillouin frequency shift of the
本BOTDRで使用する符号変調されたプローブ光の例を図11に示す。この例では、4ビット(符号長L=4)の符号で位相変調している。PSP−BOTDAでは、音波励起用のパルスにより励起した音波を使用してブリルアン増幅した信号を測定していたが、BOTDRでは、光ファイバ中で熱的に励起されて自然に存在する音波によって散乱された光を測定する。そのため、図11に示したように、音波励起用のパルスは使用せず、測定用のパルスである符号変調したパルスのみを使用する。 An example of code-modulated probe light used in this BOTDR is shown in FIG. In this example, phase modulation is performed with a 4-bit code (code length L = 4). In PSP-BOTDA, a Brillouin amplified signal was measured using a sound wave excited by a pulse for sound wave excitation, but in BOTDR, it is scattered by a sound wave that is naturally excited and thermally excited in an optical fiber. Measure the light. Therefore, as shown in FIG. 11, the pulse for sound wave excitation is not used, and only the code-modulated pulse that is a measurement pulse is used.
熱的に励起されて自然に存在する音波は、励起用のパルスにより励起した音波と同様に、減衰係数Γで時間とともに減衰する。従って、プローブ光の総合のパルス幅Lτ(τは1ビットのサブパルスの時間幅)が1/Γとほぼ等しいか、それ未満であるとき、ブリルアン散乱光のコヒーレンスは保たれている。 A sound wave that is naturally excited by thermal excitation is attenuated with time by an attenuation coefficient Γ, similarly to a sound wave excited by a pulse for excitation. Therefore, when the total pulse width Lτ of probe light (τ is the time width of a 1-bit sub-pulse) is approximately equal to or less than 1 / Γ, the coherence of the Brillouin scattered light is maintained.
今、相関符号系列をC、それに基づいて相関符号系列信号発生器13で発生した相関符号系列信号をC(t)とする。また、相関符号系列Cを使用して測定したBOTDRのベースバンド信号をRC(t)とする。これまでの説明からわかるように、RC(t)は、C(t)と式(3)のh(t)の積に比例する。簡単のため比例係数を1にとると、
RC(t)=cosθC(t)h(t) (18)
である。ここで、θはブリルアン散乱光とローカル光との位相差である。
Now, let C be a correlation code sequence, and C (t) be a correlation code sequence signal generated by the correlation code
RC (t) = cosθC (t) h (t) (18)
It is. Here, θ is the phase difference between the Brillouin scattered light and the local light.
これまでの説明と同様にして、音波の減衰率を補正するために、h(t)の逆数の関数をg(t)=1/h(t)とし、C(t)g(t)とRC(t)との相互相関の計算処理を行うと、以下のようになる。 In the same manner as described above, in order to correct the sound wave attenuation rate, the inverse function of h (t) is set to g (t) = 1 / h (t), and C (t) g (t) When cross-correlation calculation processing with RC (t) is performed, the following results.
さらにこの出力を、二乗処理器25で二乗する。そしてこの測定を多数回繰り返す。そしてそれらの値を、加算平均処理器26によって加算する。位相差θは、多数回測定の間に統計的にランダムに変化する。よって統計平均の値は、
Further, this output is squared by the
であるので、 So
となる。 It becomes.
以上から、式(19)に示す相関処理を行うことにより、音波の減衰の影響をうけずに、符号C本来の相関計算処理ができることがわかる。 From the above, it can be seen that by performing the correlation process shown in Equation (19), the correlation calculation process inherent to the code C can be performed without being affected by the attenuation of the sound wave.
なお、符号Cには、Barker符号やM系列符号が使用可能である。また、相補相関符号の2系列の符号のうちのいずれか一方の符号を使用しても、サイドローブの値が小さい相関特性が得られる。 As the code C, a Barker code or an M-sequence code can be used. Further, even if one of the two series of complementary correlation codes is used, a correlation characteristic having a small side lobe value can be obtained.
[第5実施形態]
図12は本発明の光符号変調パルスの相関処理方式の第5実施形態、ここではレイリー散乱を測定する光増幅器型コヒーレントOTDRに適用した例を示すもので、図中、第1実施形態乃至第3実施形態及び変形例1、並びに第4実施形態と同一構成部分は同一符号をもって表す。即ち、1は光ファイバ、2はレーザ、3は光変調器、6,11,21はカップラ、13は相関符号系列信号発生器、14は相関処理器、15は合成処理器、22は光レシーバ、23はローカル発振器、24はミキサ、25は二乗処理器、26は加算平均処理器、31は光増幅器である。
[Fifth Embodiment]
FIG. 12 shows an example in which the present invention is applied to an optical code modulation pulse correlation processing system according to a fifth embodiment, here, an optical amplifier type coherent OTDR for measuring Rayleigh scattering. The same components as those in the third embodiment, the first modification, and the fourth embodiment are denoted by the same reference numerals. 1 is an optical fiber, 2 is a laser, 3 is an optical modulator, 6, 11 and 21 are couplers, 13 is a correlation code sequence signal generator, 14 is a correlation processor, 15 is a synthesis processor, and 22 is an optical receiver. , 23 is a local oscillator, 24 is a mixer, 25 is a square processor, 26 is an averaging processor, and 31 is an optical amplifier.
レーザ2からの出力連続光は、カップラ11により2分岐される。そのうち一方の光は光変調器3に入力される。また光変調器3の電気信号入力端子には、相関符号系列信号発生器13からの出力信号が入力され、この電気信号により、符号変調されたプローブ光が生成される。符号変調されたプローブ光は、光増幅器31により増幅される。光増幅器31には、希土類元素を添加した光ファイバ型増幅器や、半導体を使った半導体型光増幅器を使用する。増幅されたプローブ光は、カップラ6を通過し、光ファイバの端面FE1から光ファイバ1に入射される。
The output continuous light from the
入射されたプローブ光の一部の光は、光ファイバの屈折率ゆらぎにより、後方に散乱される。この散乱光はレイリー散乱と呼ばれる。レイリー散乱は、カップラ6により入射光と分離され、光レシーバ22の方向に導かれる。一方、カップラ11により分岐されたもう一方の光は、レイリー散乱をヘテロダイン検出するためのローカル光として使用される。
Part of the incident probe light is scattered backward due to the refractive index fluctuation of the optical fiber. This scattered light is called Rayleigh scattering. Rayleigh scattering is separated from incident light by the
レイリー散乱光とローカル光はカップラ21で合流する。カップラ21の出力は光レシーバ22に入力される。光レシーバ22には、通常、バランス型レシーバを使用し、強度雑音の低減や高感度化を図る。
Rayleigh scattered light and local light merge at the
ここで、光変調器3が、光を変調する時にプローブ光の周波数をシフトさせるような部品(例えば音響光学型光変調器など)である場合には、レイリー散乱光とローカル光の周波数は、その周波数シフトだけ離れているため、光レシーバ22からは、ビート信号が出力される。これをヘテロダイン検出という。このビート信号をローカル発振器23の出力信号とミキサ24に入力し、ミキサ24の出力としてベースバンド信号を得る。
Here, when the
また、光変調器3が、光を変調する時にプローブ光の周波数をシフトさせることがないような部品(例えばリチウムニオベートを使用した電気光学効果型光変調器など)である場合には、レイリー散乱光とローカル光の周波数は一致しているので、光レシーバ22からの出力はベースバンド信号となる。これをホモダイン検出という。このときは、図12中に示したローカル発振器23及びミキサ24は必要ない。
When the
ヘテロダイン検出やホモダイン検出を、コヒーレント検出という。ヘテロダイン検出とホモダイン検出のいずれの場合も、このベースバンド信号と、相関符号系列信号発生器13の出力信号である相関符号系列信号との相関処理を相関処理器14で行う。相関処理器14の出力信号は合成処理器15により合成される。合成された信号は二乗処理器25により二乗される。二乗された信号は、加算平均処理器26により順次加算される。
Heterodyne detection and homodyne detection are called coherent detection. In both cases of heterodyne detection and homodyne detection, the
今、光増幅器31と光ファイバ1を合わせたものを一つの光システムとみなすことにする。また、光ファイバを長さ方向に分割し、その分割した一つの区間からのレイリー散乱の測定を考える。また、符号1ビットのパルスの時間幅はτとし、前記分割したファイバの一つの区間の長さは、vτ/2以下であるとする。このとき、レイリー散乱光の波形は、符号系列信号の波形と、振幅の大きさを除いて同じとなる。
Now, a combination of the
しかしながら、光増幅器31の増幅度を高めていくと、プローブ光の前方部分は大きく増幅されるが、それに伴い、光増幅器31の活性媒質の電子の大部分が励起状態のエネルギー準位から低い準位に落ちてしまい、プローブ光後方部分の増幅度は小さいものとなる(図6参照)。その結果、レイリー散乱光の波形も、時間とともに指数関数的に減衰する波形となる。
However, as the amplification degree of the
このときの増幅信号の電界強度に関する時間減衰率係数をγとすると、この光システムのステップ応答は、
hOA(t)=exp(−γt) (20)
のように近似できる。この関数は、本発明の第1乃至第3実施形態で考えた、音波の減衰が関係したブリルアン増幅信号のステップ応答と同じく指数関数の形をしている。よって、両者は数学的に同じように扱えるといって良い。従って、第1乃至第3実施形態及びその変形例1で示した、光符号変調パルスの相関処理方式の考え方が、光増幅器型コヒーレントOTDRにおいても有効である。
If the time decay rate coefficient for the electric field strength of the amplified signal at this time is γ, the step response of this optical system is
h OA (t) = exp (−γt) (20)
It can be approximated as follows. This function is in the form of an exponential function in the same manner as the step response of the Brillouin amplified signal related to the attenuation of the sound wave considered in the first to third embodiments of the present invention. Therefore, it can be said that both can be treated mathematically in the same way. Therefore, the concept of the correlation processing method of the optical code modulation pulse shown in the first to third embodiments and the modification example 1 is also effective in the optical amplifier type coherent OTDR.
今、相補相関符号系列A1,B1を、符号1ビットの時間幅をτとして、時間の関数で表したものを、相関符号系列信号A1(t),B1(t)とする。そして A1(t),B1(t)に基づいた信号によってプローブ光を符号変調する場合を考える。4ビットの符号A1={1,1,1,−1}でPSK変調したプローブ光の波形例を図11に示す。 Now, the complementary correlation code sequences A1 and B1 expressed as a function of time with a time width of 1 bit of the code as τ are referred to as correlation code sequence signals A1 (t) and B1 (t). Consider a case where the probe light is code-modulated with a signal based on A1 (t) and B1 (t). FIG. 11 shows a waveform example of probe light that is PSK modulated with a 4-bit code A1 = {1, 1, 1, −1}.
符号系列A1を使用して符号変調され、そして光増幅されたプローブ光によって、光ファイバ1の上記一区間から散乱されたレイリー散乱光を光レシーバ22で受信したとする。そのとき検出されたベースバンド電気信号RA1(t)は、A1(t)hOA(t)に比例する。簡単のために比例係数を省略すると、
RA1(t)=cosθA1(t)hOA(t) (21)
である。同様にして、符号系列B1を使用したときのベースバンド電気信号RB1(t)は
RB1(t)=cosθB1(t)hOA(t) (22)
のように表せる。但し、θはレイリー散乱光とローカル光との位相差である。ここで、プローブ光をA1(t)とB1(t)で変調した時間間隔では、レーザ2及びレイリー散乱光の周波数や位相はゆらがないものとした。
It is assumed that Rayleigh scattered light scattered from the one section of the
RA1 (t) = cosθA1 (t) h OA (t) (21)
It is. Similarly, the baseband electric signal RB1 (t) when the code sequence B1 is used is RB1 (t) = cos θB1 (t) h OA (t) (22)
It can be expressed as However, (theta) is a phase difference of Rayleigh scattered light and local light. Here, it is assumed that the frequency and phase of the
今、第1実施形態を参考にしながら、ステップ応答関数hOA(t)の逆数の関数をgOA(t)=1/hOA(t)とし、光増幅信号の「減衰率」を補正する。そのために、以下の式(23)で表すように、A1(t)gOA(t)とRA1(t)との相互相関と、B1(t)gOA(t)とRB1(t)との相互相関との和の計算処理を行う。相互相関は相関処理器14で、相互相関の和の計算処理は合成処理器15で行う。相互相関の和は以下のようになる。
Now, referring to the first embodiment, the function of the inverse of the step response function h OA (t) is g OA (t) = 1 / h OA (t), and the “attenuation rate” of the optical amplification signal is corrected. . Therefore, as expressed by the following equation (23), the cross-correlation between A1 (t) g OA (t) and RA1 (t) and B1 (t) g OA (t) and RB1 (t) Calculate the sum of cross-correlation. Cross-correlation is performed by the
さらにこの合成処理器15の出力を、二乗処理器25で二乗する。これらの測定を多数回繰り返す。位相差θは、多数回測定の間に統計的にランダムに変化するので、統計平均値は、
Further, the output of the
であるので、 So
となる。 It becomes.
即ち、光増幅信号の減衰率を補正した式(23)で表した相互相関処理及び合生処理を行うことにより、メインローブの信号を減少させず、かつ、サイドローブの雑音を生じさせることなく、レイリー散乱信号を検出することが可能となる。 That is, by performing the cross-correlation process and the conjugation process expressed by the equation (23) that corrects the attenuation rate of the optical amplification signal, the main lobe signal is not reduced and the side lobe noise is not generated. It becomes possible to detect the Rayleigh scattered signal.
[第6実施形態]
本実施形態では、第5実施形態と同じく、レイリー散乱を測定する光増幅器型コヒーレントOTDRに本発明を適用している。第5実施形態の説明の文章中で触れたように、第2実施形態で示した光変調パルスの相関処理方式の考え方は、本発明の第6実施形態にも有効である。本発明の第6実施形態である光符号変調パルスの相関処理方式の基本構成は、第5の実施形態の構成を示す図12と同じであるが、相関符号系列信号発生器13、相関処理器14及び合成処理器15の機能において、第5実施形態と異なる。
[Sixth Embodiment]
In the present embodiment, as in the fifth embodiment, the present invention is applied to an optical amplifier type coherent OTDR that measures Rayleigh scattering. As mentioned in the text of the description of the fifth embodiment, the concept of the correlation processing method of the optical modulation pulse shown in the second embodiment is also effective in the sixth embodiment of the present invention. The basic configuration of the correlation processing method of the optical code modulation pulse according to the sixth embodiment of the present invention is the same as that of FIG. 12 showing the configuration of the fifth embodiment, but the correlation code
相関符号系列信号発生器13は、順方向相補相関符号系列信号A1(t),B1(t)と、その符号要素を逆に並べた逆方向相補相関符号系列信号A2(t),B2(t)を発生させる。
Correlation code
そして、第5実施形態と同様に、符号系列信号A1(t),B1(t),A2(t),B2(t)によってプローブ光を符号変調する場合を考える。そして、第5実施形態のときと同様に、光ファイバ1の一部区間において、符号変調されたプローブ光がレイリー散乱され、光レシーバ22によって受信され、ベースバンド信号に変換されたとする。また、そのベースバンド信号を、符号系列A1,B1,A2,B2に対応させて、RA1(t),RB1(t),RA2(t),RB2(t)で表すとする。
As in the fifth embodiment, consider a case where the probe light is code-modulated by the code sequence signals A1 (t), B1 (t), A2 (t), and B2 (t). Similarly to the fifth embodiment, it is assumed that the code-modulated probe light is Rayleigh scattered, received by the
本発明ではさらに、以下の式(24)が示すように、相関処理器14は、A1(t)とRA1(t)との相互相関ΦA1(n)と、A2(t)とRA2(t)との相互相関ΦA2(n)と、B1(t)とRB1(t)との相互相関ΦB1(n)と、B2(t)とRB2(t)との相互相関ΦB2(n)の計算処理を行う。そして合成処理器15はそれらの総合和Φ(n)の計算処理を行う。
Further, according to the present invention, as shown in the following equation (24), the
ここで、A2i=A1L-i+1の関係を利用すると、 Here, using the relationship of A2 i = A1 L−i + 1 ,
但し、θはレイリー散乱光とローカル光との位相差である。ここで、プローブ光をA1(t),B1(t),A2(t),B2(t)で変調した時間では、レーザ2及びレイリー散乱光の周波数や位相はゆらがないものとした。
However, (theta) is a phase difference of Rayleigh scattered light and local light. Here, it is assumed that the frequency and phase of the
式(25)の右辺{}の中の指数関数は、その引数が小さいときには1次関数で近似でき、{}の中の値はmに依存しなくなる。その結果、 The exponential function in {} on the right side of Expression (25) can be approximated by a linear function when the argument is small, and the value in {} does not depend on m. as a result,
となる。同様にして、 It becomes. Similarly,
従って、 Therefore,
さらにこの合成処理器15の出力を、二乗処理器25で二乗する。これらの測定を多数回繰り返す。位相差θは、多数回測定の間に統計的にランダムに変化するので、統計的平均値は、
Further, the output of the
であるので、 So
となる。 It becomes.
即ち、光増幅信号の減衰率を補正した式(24)で表した相互相関処理を行うことにより、メインローブの信号を減少させず、かつ、サイドローブの雑音を低減して、レイリー散乱信号を検出することが可能となる。 That is, by performing the cross-correlation processing expressed by Equation (24) in which the attenuation factor of the optical amplification signal is corrected, the main lobe signal is not reduced and the side lobe noise is reduced, and the Rayleigh scattered signal is reduced. It becomes possible to detect.
[第7実施形態]
本実施形態では、第5実施形態と同じく、レイリー散乱を測定する光増幅器型コヒーレントOTDRに本発明を適用している。第5実施形態の説明の文章中で触れたように、第3実施形態で示した光変調パルスの相関処理方式の考え方は、本発明の第7実施形態にも有効である。本発明の第7実施形態である光符号変調パルスの相関処理方式の基本構成は、第5の実施形態の構成を示す図12と同じであるが、相関符号系列信号発生器13、相関処理器14及び合成処理器15の機能において、第5実施形態と異なる。
[Seventh Embodiment]
In the present embodiment, as in the fifth embodiment, the present invention is applied to an optical amplifier type coherent OTDR that measures Rayleigh scattering. As mentioned in the text of the description of the fifth embodiment, the concept of the optical modulation pulse correlation processing method shown in the third embodiment is also effective in the seventh embodiment of the present invention. The basic configuration of the correlation processing method of the optical code modulation pulse according to the seventh embodiment of the present invention is the same as that of FIG. 12 showing the configuration of the fifth embodiment, but the correlation code
相関符号系列信号発生器13は、順方向相補相関符号系列信号A1(t),B1(t)と、その符号要素を逆に並べた逆方向相補相関符号系列信号A2(t),B2(t)を発生させる。
Correlation code
第6実施形態と同様に、相補相関符号系列信号A1(t),B1(t),A2(t),B2(t)によってプローブ光を符号変調する場合を考える。さらに、第5及び第6実施形態のときと同様に、光ファイバ1の一部区間において、符号変調されたプローブ光がレイリー散乱され、光レシーバ22によって受信され、ベースバンド信号に変換されたとする。また、そのベースバンド信号を、符号系列A1,B1,A2,B2に対応させて、RA1(t),RB1(t),RA2(t),RB2(t)で表すとする。
As in the sixth embodiment, consider a case where the probe light is code-modulated by the complementary correlation code sequence signals A1 (t), B1 (t), A2 (t), and B2 (t). Further, as in the fifth and sixth embodiments, it is assumed that the code-modulated probe light is Rayleigh scattered, received by the
光増幅器31と光ファイバ1を合わせたものを一つの光システムとみなすことにする。また、光ファイバを長さ方向に分割し、その分割した一つの区間からのレイリー散乱の測定を考える。また、符号1ビットのパルスの時間幅はτとし、前記分割したファイバの一つの区間の長さは、vτ/2以下であるとする。
A combination of the
このときの増幅信号の電界強度に関する時間減衰率係数をγとすると、この光システムのステップ応答は、以下のように近似できる。 If the time attenuation factor coefficient related to the electric field strength of the amplified signal at this time is γ, the step response of this optical system can be approximated as follows.
hOA(t)=exp(−γt)
またその逆の関数をgOA(t)=1/hOA(t)とする。
h OA (t) = exp (−γt)
The inverse function is g OA (t) = 1 / h OA (t).
本発明ではさらに、ブリルアン増幅信号の応答関数を補正し、補正した応答関数が時間tの1次関数F(t)=β(1−αt)となるようにする。そのために、
GOA(t)=gOA(t)F(t)
とし、以下の式(27)で表すように、相関処理器14は、A1(t)GOA(t)とRA1(t)との相互相関ΨA1(n)と、A2(t)GOA(t)とRA2(t)との相互相関ΨA2(n)と、B1(t)GOA(t)とRB1(t)との相互相関ΨB1(n)と、B2(t)GOA(t)とRB2(t)との相互相関ΨB2(n)の計算処理を行う。そして合成処理器15はそれらの総合和Ψ(n)の計算処理を行う。
In the present invention, the response function of the Brillouin amplified signal is further corrected so that the corrected response function becomes a linear function F (t) = β (1−αt) at time t. for that reason,
G OA (t) = g OA (t) F (t)
As shown in the following equation (27), the
ここで、A2i=A1L-i+1の関係を利用すると、 Here, using the relationship of A2 i = A1 L−i + 1 ,
ここで、θはレイリー散乱光とローカル光との位相差である。ここで、プローブ光をA1(t)、B1(t)、A2(t)、B2(t)で変調した時間では、レーザ2及びレイリー散乱光の周波数や位相はゆらがないものとする。
Here, θ is a phase difference between Rayleigh scattered light and local light. Here, it is assumed that the frequency and phase of the
本発明では、関数F(t)は1次関数としたため、上式右辺のFm+FL-(m+n)+1は、mに依存しない値になる。その結果、 In the present invention, since the function F (t) is a linear function, F m + F L− (m + n) +1 on the right side of the above expression is a value independent of m. as a result,
となる。同様にして、 It becomes. Similarly,
従って、 Therefore,
さらにこの合成処理器15の出力を、二乗処理器25で二乗する。これらの測定を多数回繰り返す。位相差θは、多数回測定の間に統計的にランダムに変化する。よって統計的平均値は、
Further, the output of the
であるので、 So
となる。 It becomes.
即ち、光増幅信号の減衰率を補正した式(27)で表した相互相関処理を行うことにより、メインローブの信号を減少させず、かつ、サイドローブの雑音を生じさせることなく、レイリー散乱信号を検出することが可能となる。 That is, by performing the cross-correlation processing expressed by the equation (27) in which the attenuation factor of the optical amplification signal is corrected, the main lobe signal is not reduced, and the side lobe noise is not generated, and the Rayleigh scattered signal is not generated. Can be detected.
[変形例2]
本変形例は、光増幅器型コヒーレントOTDRのプローブ光の符号変調として、位相シフト変調(PSK; Phase Shift Keying)ではなく、振幅シフト変調(ASK; Amplitude Shift Keying)を使用する場合である。
[Modification 2]
In this modification, amplitude shift modulation (ASK) is used as code modulation of probe light of an optical amplifier type coherent OTDR instead of phase shift modulation (PSK).
これまで、第5実施形態、第6実施形態、第7実施形態では、光増幅器型コヒーレントOTDRにおいて、プローブ光の符号変調方式として符号の要素1,−1に対して光の信号の位相をそれぞれ0,πシフトさせる位相シフト変調(PSK)を使用した。しかしながら、本発明は、ASKを使用した光増幅器型コヒーレントOTDR及び直接検波OTDRにも適用可能である。
Up to now, in the fifth embodiment, the sixth embodiment, and the seventh embodiment, in the optical amplifier type coherent OTDR, the phase of the optical signal with respect to the
まず、光増幅器型コヒーレントOTDRに本発明を適用する方法について説明する。具体的には、これまでの、第5実施形態、第6実施形態、第7実施形態において、符号の要素1,−1に対応して、プローブ光パルスのサブパルスの振幅(強度)をそれぞれ、1,0に比例して強度変調すれば良い。例として、A1={1,1,1,−1}、A1-={−1,−1,−1,1}の場合のポンプ光の波形を図13(a),(b)に示す。
First, a method for applying the present invention to an optical amplifier type coherent OTDR will be described. Specifically, in the fifth embodiment, the sixth embodiment, and the seventh embodiment thus far, the amplitude (intensity) of the sub-pulse of the probe light pulse is respectively corresponding to the
ASKのときの受信電気信号RA1(t),RA1-(t),RB1(t),RB1-(t),…に対して、その差信号ΔRA1(t)=RA1(t)−RA1-(t),ΔRB1(t)=RB1(t)−RB1-(t),…を定義するものとする。ASKを使用したときの差信号ΔRA1(t),ΔRB1(t),…は、PSKを使用した場合の半分の大きさになるが、PSKのときと同様に、振幅の大きさを除き、符号系列A1(t),B1(t),…と同じ波形が得られる。従って、上述の第5実施形態、第6実施形態、第7実施形態において、プローブ光のパルスをASK変調したときも、それぞれ、式(23)、式(24)、式(27)に従って、相互相関処理と信号の合成を行えば良い。但し、そのとき、式(23)、式(24)、式(27)における、RA1(t),RA2(t),RB1(t),RB2(t)は、それぞれ、ΔRA1(t)=RA1(t)−RA1-(t),ΔRB1(t)=RB1(t)−RB1-(t),ΔRA2(t)=RA2(t)−RA2-(t),ΔRB2(t)=RB2(t)−RB2-(t)に読み替えるものとする。 Received electrical signal RA1 when the ASK (t), RA1 - ( t), RB1 (t), RB1 - (t), ... with respect to the difference signal ΔRA1 (t) = RA1 (t ) -RA1 - ( t), ΔRB1 (t) = RB1 (t) -RB1 - (t), is intended to define the .... The difference signals ΔRA1 (t), ΔRB1 (t),... When ASK is used are half the size when PSK is used. However, as in the case of PSK, the difference signals ΔRA1 (t), ΔRB1 (t),. The same waveform as the series A1 (t), B1 (t),... Is obtained. Therefore, in the fifth embodiment, the sixth embodiment, and the seventh embodiment described above, even when the pulse of the probe light is ASK modulated, according to the equations (23), (24), and (27), respectively, Correlation processing and signal synthesis may be performed. However, at that time, RA1 (t), RA2 (t), RB1 (t), and RB2 (t) in Expression (23), Expression (24), and Expression (27) are respectively ΔRA1 (t) = RA1 (t) -RA1 - (t) , ΔRB1 (t) = RB1 (t) -RB1 - (t), ΔRA2 (t) = RA2 (t) -RA2 - (t), ΔRB2 (t) = RB2 (t ) -RB2 - shall be deemed to be replaced in (t).
[変形例3]
図14は本発明の光符号変調パルスの相関処理方式の変形例3、ここでは光増幅器型コヒーレントOTDRのプローブ光の符号変調としてASKを使用し、かつ、相関処理は受信した信号を二乗処理した後に行うようにした例を示すもので、図中、第5乃至第7実施形態及び変形例2と同一構成部分は同一符号をもって表す。即ち、1は光ファイバ、2はレーザ、3は光変調器、6,11,21はカップラ、13は相関符号系列信号発生器、14は相関処理器、15は合成処理器、22は光レシーバ、23はローカル発振器、24はミキサ、25は二乗処理器、26は加算平均処理器、31は光増幅器である。
[Modification 3]
FIG. 14 is a third modification of the correlation processing method of the optical code modulation pulse of the present invention, in which ASK is used as the code modulation of the probe light of the optical amplifier type coherent OTDR, and the received signal is squared in the correlation processing. An example performed later will be described, and in the figure, the same components as those in the fifth to seventh embodiments and the modified example 2 are denoted by the same reference numerals. 1 is an optical fiber, 2 is a laser, 3 is an optical modulator, 6, 11 and 21 are couplers, 13 is a correlation code sequence signal generator, 14 is a correlation processor, 15 is a synthesis processor, and 22 is an optical receiver. , 23 is a local oscillator, 24 is a mixer, 25 is a square processor, 26 is an averaging processor, and 31 is an optical amplifier.
光レシーバ22からの出力はミキサ24によりベースバンド信号に変換され、そのベースバンド信号は二乗処理器25によって二乗される。二乗された信号は、相関処理器14により相互相関処理され、その後、合成処理器15により合成される。
The output from the
前記の変形例2では、光増幅器型コヒーレントOTDRにおいて、ミキサ24からの出力を相関処理し、その後、二乗処理していた。このような相関処理が可能な条件は、符号ビット間はもとより、複数の符号を使用する場合には各符号間の信号のコヒーレンスが保たれていることである。しかしながら、符号ビット間の時間間隔、あるいは、符号間の時間間隔が長い場合、信号のコヒーレンスは悪くなる。そのような場合は、ミキサ24からの出力を二乗処理した後に、相関処理を行う方法を使用する。このとき、信号の位相の情報は使用できないので、プローブ光の符号変調方式としてはASKを使用する。従って、符号変調されたプローブ光の波形は、変形例2と同じく、図13に示すようになる。
In
本変形例における相互相関処理と信号の合成は、前記第5実施形態、第6実施形態、及び、第7実施形態に対応して、それぞれ、式(23)、式(24)、及び、式(27)に従って行えば良い。 The cross-correlation process and the signal synthesis in this modification correspond to the fifth embodiment, the sixth embodiment, and the seventh embodiment, respectively, the expressions (23), (24), and Follow (27).
但し、本変形例では、光増幅器出力信号の減衰率を補正し、また、二乗した信号を相関処理するため、式(23)、式(24)、及び、式(27)における各変数を、次のように読み換えることが必要である(「→」は、「→」の左のものを「→」の右のものに読み替えることを意味する)。 However, in this modification, in order to correct the attenuation factor of the optical amplifier output signal and to correlate the squared signal, each variable in Equation (23), Equation (24), and Equation (27) is It is necessary to read as follows (“→” means to replace the left side of “→” with the right side of “→”).
・Γ→2γ
(ここで、2γは、光増幅器出力信号のパワーの減衰率に対応する)
・gm=exp(Γmτ)→exp(2γmτ)
・RA1m,RA2m,RB1m,RB2mは、ミキサ出力信号ではなく、ミキサ出力信号を二乗した信号と読み替える。
・ Γ → 2γ
(Where 2γ corresponds to the power attenuation factor of the optical amplifier output signal)
・ G m = exp (Γmτ) → exp (2γmτ)
RA1 m , RA2 m , RB1 m , and RB2 m are read as signals that are not a mixer output signal but a square of the mixer output signal.
・上の読み換えをした上で、RA1m→ΔRA1m=RA1m−RA1-1 m,RA2m→ΔRA2m=RA2m−RA2-1 m,RB1m→ΔRB1m=RB1m−RB1-1 m,RB2m→ΔRB2m=RB2m−RB2-1 m
・Gm=gmF(t)=exp(Γmτ)F(t)→exp(2γmτ)F(t)
と読み替える。
RA1 m → ΔRA1 m = RA1 m −RA1 −1 m , RA2 m → ΔRA2 m = RA2 m −RA2 −1 m , RB1 m → ΔRB1 m = RB1 m −RB1 −1 m , RB2 m → ΔRB2 m = RB2 m −RB2 −1 m
· G m = g m F ( t) = exp (Γmτ) F (t) → exp (2γmτ) F (t)
To read as
[変形例4]
本変形例は、光増幅器型BOTDRのプローブ光の符号変調として、ASKを使用し、かつ、相関処理は、受信した信号を二乗処理したあとに行う場合である。
[Modification 4]
In this modification, ASK is used as the code modulation of the probe light of the optical amplifier type BOTDR, and the correlation processing is performed after the received signal is squared.
本変形例と前記変形例3との違いは、測定する信号が、光ファイバ1から散乱される信号が、レイリー散乱(前記変形例3)であるか、ブリルアン散乱(本変形例)であるかの違いである。従って、本変形例の光増幅器型BOTDRの基本構成は、前記変形例3の光増幅器型コヒーレントOTDRの構成を示した図14と基本的には変わらない。ローカル光と散乱光の周波数差が違うので、光レシーバ22の帯域特性や、ローカル発振器23の出力信号の周波数などが異なるだけである。よって、前記変形例3における、相互相関処理と信号の合成方法を、本変形例でもそのまま行えば良い。
The difference between this modified example and the modified example 3 is that the signal to be measured is scattered by the
[変形例5]
図15は本発明の光符号変調パルスの相関処理方式の変形例5、ここでは光増幅器型直接検波方式OTDRに適用した例を示すもので、図中、第1実施形態乃至第3実施形態及び変形例1、並びに第5実施形態乃至第7実施形態及び変形例2と同一構成部分は同一符号をもって表す。即ち、1は光ファイバ、2はレーザ、3は光変調器、6はカップラ、7は光レシーバ、13は相関符号系列信号発生器、14は相関処理器、15は合成処理器、26は加算平均処理器、31は光増幅器である。なお、プローブ光の符号変調方式には、ASKを使用する。
[Modification 5]
FIG. 15 shows a modification 5 of the correlation processing method of the optical code modulation pulse of the present invention, here an example applied to the optical amplifier type direct detection method OTDR. In the figure, the first to third embodiments and The same components as those of the first modification and the fifth to seventh embodiments and the second modification are denoted by the same reference numerals. 1 is an optical fiber, 2 is a laser, 3 is an optical modulator, 6 is a coupler, 7 is an optical receiver, 13 is a correlation code sequence signal generator, 14 is a correlation processor, 15 is a synthesis processor, and 26 is an addition. An
前記変形例3の光増幅器型コヒーレントOTDRと、本変形例の光増幅器型直接検波方式OTDRの違いは、光信号の検波方式のみである。
The difference between the optical amplifier type coherent OTDR of the
実際、前記変形例3の構成を示す図14の、カップラ11,21、光レシーバ22、ローカル発振器23、ミキサ24、二乗処理器25のセットを、光レシーバ7に置き換えると、図15になる。従って、前記変形例3における、二乗処理器25の出力信号を、本変形例の光レシーバ7の出力信号と読み替えることにより、前記変形例3における、相互相関処理と信号の合成方法を、本変形例でもそのまま行えば良い。
Actually, FIG. 15 is obtained by replacing the set of the
なお、図15においては、光変調手段として光変調器3を使用し、光を外部変調しているが、レーザ2が半導体レーザなどのときは、光変調手段として半導体レーザ駆動回路を用意し、直接変調しても良い。
In FIG. 15, the
[変形例6]
図16は本発明の光符号変調パルスの相関処理方式の変形例6、ここでは光増幅器型ASK符号変調BOTDAに適用した例を示すもので、図中、第1実施形態乃至第3実施形態及び変形例1、並びに第5乃至第7実施形態及び変形例2と同一構成部分は同一符号をもって表す。即ち、1は光ファイバ、2はレーザ、3は光変調器、6,11はカップラ、7は光レシーバ、12は光周波数シフタ、13は相関符号系列信号発生器、14は相関処理器、15は合成処理器、31は光増幅器である。
[Modification 6]
FIG. 16 shows a sixth modification of the correlation processing method of the optical code modulation pulse of the present invention, here an example applied to the optical amplifier type ASK code modulation BOTDA. In the figure, the first to third embodiments and The same components as those of the first modification and the fifth to seventh embodiments and the second modification are denoted by the same reference numerals. 1 is an optical fiber, 2 is a laser, 3 is an optical modulator, 6 and 11 are couplers, 7 is an optical receiver, 12 is an optical frequency shifter, 13 is a correlation code sequence signal generator, 14 is a correlation processor, 15 Is a synthesis processor, and 31 is an optical amplifier.
本変形例の構成は、図7の第1実施形態の場合と大きくは変わらない。違いは、光増幅器31を使用していること、及び、符号変調したポンプ光の構成にある。
The configuration of this modification is not significantly different from that of the first embodiment of FIG. The difference lies in the use of the
光増幅器31の使用により、その出力として得られるポンプ光の波形は図6に示すように指数関数状に歪んでいる。また、本変形例では、ポンプ光を、音波励起用パルスと測定用パルスを組み合わせて構成することはせず、符号変調した測定用パルスのみで構成する。またその符号変調方式は、PSKではなくASKである。
By using the
即ち、本変形例において、相関符号系列信号発生器13の出力信号を、光変調器3に入力することにより、光変調器3の出力として、図13に示すような、ASK符号変調ポンプ光を得る。従って、本変形例における相互相関処理と信号の合成は、前記変形例1に対応して、それぞれ、式(7)、式(8)、及び、式(14)に従って行えば良い。
That is, in this modification, by inputting the output signal of the correlation code
但し、本変形例では、音波の減衰率ではなく、光増幅器出力信号の減衰率を補正するため、式(7)、式(8)、及び、式(14)における各変数を、
・Γ→2γ
(ここで、2γは、光増幅器出力信号のパワーの減衰率に対応する)
・gm=exp(Γmτ)→exp(2γmτ)
・Gm=gmF(t)=exp(Γmτ)F(t)→exp(2γmτ)F(t)
のように読み換えることが必要である。
However, in this modification, in order to correct the attenuation rate of the optical amplifier output signal, not the attenuation rate of the sound wave, each variable in the equations (7), (8), and (14) is
・ Γ → 2γ
(Where 2γ corresponds to the power attenuation factor of the optical amplifier output signal)
・ G m = exp (Γmτ) → exp (2γmτ)
· G m = g m F ( t) = exp (Γmτ) F (t) → exp (2γmτ) F (t)
It is necessary to read as follows.
[変形例7]
本変形例は、光増幅器型PSK離散符号化BOTDAに本発明を適用した場合である。その構成は、前記変形例6と同じく、図16で表せる。また、本変形例の構成は、図7の第1実施形態の場合と大きくは変わらない。違いは、光増幅器31を使用していること、及びその使用により、ポンプ光の波形は指数関数状にひずんでいること、並びにポンプ光を符号変調する方式にある。
[Modification 7]
The present modification is a case where the present invention is applied to an optical amplifier type PSK discrete coding BOTDA. The configuration can be expressed in FIG. 16 as in the sixth modification. Further, the configuration of this modification is not significantly different from that of the first embodiment of FIG. The difference is that the
本変形例では、符号の1ビットを割り当てた測定用パルスごとに音波励起用パルスを組み合わせて、符号変調したポンプ光を構成する(図17参照)。従って、符号ビットは時間間隔t3で離散的に配置される。このような符号変調方式では、音波の減衰が原因して、ブリルアン増幅信号の波形が指数関数的な減衰波形になることはない。ここでのブリルアン増幅信号の波形の歪みは、光増幅器にある。 In this modification, code-modulated pump light is configured by combining sound wave excitation pulses for each measurement pulse to which one bit of the code is assigned (see FIG. 17). Therefore, the code bits are discretely arranged at the time interval t3. In such a code modulation method, the waveform of the Brillouin amplified signal does not become an exponential decay waveform due to sound wave attenuation. The distortion of the waveform of the Brillouin amplified signal here is in the optical amplifier.
従って、これまでの本発明の変形例と同様に、波形歪みの発生の原因の違いと、ポンプ光を符号変調する方式の違いを考慮することにより、本変形例における相互相関処理と信号の合成は、第1実施形態、第2実施形態、第3実施形態に対応して、それぞれ、式(7)、式(8)、及び、式(14)に従って行えば良い。但し、そのとき、次の読み換えを行う。 Therefore, in the same way as the previous modification of the present invention, the cross-correlation processing and the signal synthesis in this modification are considered by considering the difference in the cause of waveform distortion and the difference in the method of code-modulating the pump light. Corresponding to the first embodiment, the second embodiment, and the third embodiment may be performed according to the equations (7), (8), and (14), respectively. However, at that time, the following replacement is performed.
信号の歪みの原因は、音波の減衰ではなく、光増幅器31による増幅信号の減衰であるので、
・Γ→2γ
(ここで、2γは、光増幅器出力信号のパワーの減衰率に対応する)
・gm=exp(Γmτ)→exp(2γmτ)
・Gm=gmF(t)=exp(Γmτ)F(t)→exp(2γmτ)F(t)
の読み換えを行う。
The cause of the signal distortion is not the attenuation of the sound wave but the attenuation of the amplified signal by the
・ Γ → 2γ
(Where 2γ corresponds to the power attenuation factor of the optical amplifier output signal)
・ G m = exp (Γmτ) → exp (2γmτ)
· G m = g m F ( t) = exp (Γmτ) F (t) → exp (2γmτ) F (t)
Replace the reading.
また、隣り合う符号要素間の時間距離は、τではなく、図17に示すように、t3であるので、相互相関処理を表す関数において、
・φ(nτ)=φ(n)→φ(nt3)=φ(n)
・Φ(nτ)=Φ(n)→Φ(nt3)=Φ(n) など
・Ψ(nτ)=Ψ(n)→Ψ(nt3)=Ψ(n) など
・ΔRA1(nτ)=ΔRA1n→ΔRA1(nt3)=ΔRA1n など
・h(nτ)=hn→h(nt3)=hn
・g(nτ)=gn→g(nt3)=gn
のように読み換える。
In addition, since the time distance between adjacent code elements is not τ but t3 as shown in FIG. 17, in the function representing the cross-correlation process,
・ Φ (nτ) = φ (n) → φ (nt 3 ) = φ (n)
Φ (nτ) = Φ (n) → Φ (nt 3 ) = Φ (n), etc. Ψ (nτ) = Ψ (n) → Ψ (nt 3 ) = Ψ (n), etc. ΔRA1 (nτ) = ΔRA1 n → ΔRA1 (nt 3 ) = ΔRA1 n etc. h (nτ) = h n → h (nt 3 ) = h n
G (nτ) = g n → g (nt 3 ) = g n
Read as follows.
[変形例8]
本変形例は、前記変形例7における符号変調方式を、離散的なPSKから、離散的なASKに変更したことにある。本変形例で使用するポンプ光の例を図18に示す。符号要素1,−1にASKの1,0値を割り当てている。
[Modification 8]
This modification is that the code modulation method in Modification 7 is changed from discrete PSK to discrete ASK. An example of pump light used in this modification is shown in FIG. The
PSKのときと同様に、ASKのときの受信電気信号の差信号ΔRA1(t)=RA1(t)−RA1-(t),ΔRB1(t)=RB1(t)−RB1-(t),…を定義するものとする。ASKを使用したときの差信号ΔRA1(t),ΔRB1(t),…は、PSKを使用した場合の半分の大きさになるが、PSKのときと同様に、振幅の大きさを除き、符号系列A1(t),B1(t),…と同じ波形が得られる。従って、前記変形例7と同じ相互相関処理と信号の合成を行えば良い。 As in the case of PSK, the difference signal of the received electrical signal when the ASK ΔRA1 (t) = RA1 ( t) -RA1 - (t), ΔRB1 (t) = RB1 (t) -RB1 - (t), ... Is defined. The difference signals ΔRA1 (t), ΔRB1 (t),... When ASK is used are half the size when PSK is used. However, as in the case of PSK, the difference signals ΔRA1 (t), ΔRB1 (t),. The same waveform as the series A1 (t), B1 (t),... Is obtained. Therefore, the same cross-correlation processing and signal synthesis as in the modified example 7 may be performed.
[変形例9]
本変形例は、光増幅器型ラマンOTDRに本発明を適用する。
[Modification 9]
This modification applies the present invention to an optical amplifier type Raman OTDR.
ラマン散乱光を測定する光増幅器型ラマンOTDRの構成は、前記変形例5のところで説明した、レイリー散乱光を測定する光増幅器型直接検波方式OTDRの構成(図15)とほぼ同じである。ラマンOTDRは、ラマン散乱光パワーの温度依存性を利用して、温度分布のセンシングが可能である。ラマンOTDRでは、レイリー散乱よりも微弱なラマン散乱を抽出して測定するために、光レシーバ7の直前に、レイリー散乱は遮断し、ラマン散乱を通過させる光フィルタ32を設置しているところだけが異なる。
The configuration of the optical amplifier type Raman OTDR that measures Raman scattered light is substantially the same as the configuration of the optical amplifier type direct detection method OTDR that measures Rayleigh scattered light described in the fifth modification (FIG. 15). Raman OTDR can sense temperature distribution by utilizing the temperature dependence of Raman scattered light power. In Raman OTDR, in order to extract and measure Raman scattering that is weaker than Rayleigh scattering, an
従って、本変形例では、前記変形例5のところで説明した、相互相関処理と信号の合成方法をそのまま行えば良い。 Therefore, in this modification, the cross-correlation process and the signal synthesis method described in the modification 5 may be performed as they are.
1:光ファイバ
2,5:レーザ
3:光変調器
4:パルス信号発生器
6,11,21:カップラ
7,22:光レシーバ
12:光周波数シフタ
13:相関符号系列信号発生器
14:相関処理器
15:合成処理器
23:ローカル発振器
24:ミキサ
25:二乗処理器
26:加算平均処理器
31:光増幅器
32:光フィルタ
FE1,FE2:光ファイバの端面
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1:
Claims (4)
光を前記相関符号系列信号C(t)を含む信号で変調する光変調器と、
光の速度をvとし、ブリルアン増幅またはブリルアン散乱に関与する音波の振幅の減衰係数をΓとし、前記相関符号系列信号C(t)の1ビットパルス(サブパルス)の時間幅をτとした場合に、長さがv/(2Γ)とほぼ等しいかそれ以下である短い区間からのステップ応答関数がh(t)、前記h(t)の逆数の関数がg(t)=1/h(t)である光システムに、前記光変調器で変調された光信号を入力したときに当該光システムから出力される光を受信して受信信号RC(t)を出力する光受信器と、
前記関数g(t)と前記相関符号系列信号C(t)を乗じた関数をC(t)g(t)とし、前記受信信号RC(t)または前記相関符号系列信号C(t)の符号系列の要素の極性を反転させた信号C-(t)を使用した時の受信信号をRC-(t)としたときにRC(t)からRC-(t)を減算した信号と、前記関数C(t)g(t)との相関処理を行う相関処理器とを備えた
ことを特徴とする光符号変調パルスの相関処理方式。 A correlation code sequence signal generator for generating a correlation code sequence signal C (t) as a function of time t;
An optical modulator that modulates light with a signal including the correlation code sequence signal C (t);
When the speed of light is v, the attenuation coefficient of the amplitude of the sound wave involved in Brillouin amplification or Brillouin scattering is Γ, and the time width of the 1-bit pulse (sub-pulse) of the correlation code sequence signal C (t) is τ. H (t) is the step response function from a short interval whose length is approximately equal to or less than v / (2Γ), and the inverse function of h (t) is g (t) = 1 / h (t An optical receiver that receives the light output from the optical system and outputs the received signal RC (t) when the optical signal modulated by the optical modulator is input to the optical system,
A function obtained by multiplying the function g (t) and the correlation code sequence signal C (t) is defined as C (t) g (t), and the received signal RC (t) or the code of the correlation code sequence signal C (t) is obtained. signal obtained by inverting the polarity of the sequence of elements C - (t) RC a received signal when using the - (t) and the RC from RC (t) when - the signal obtained by subtracting the (t), the function A correlation processing method for optical code modulation pulses, comprising a correlation processor for performing correlation processing with C (t) g (t).
光を前記相関符号系列信号C1(t)を含む信号及び前記相関符号系列信号C2(t)を含む信号で変調する光変調器と、
光システムに前記光変調器で変調された光信号を入力したときに当該光システムから出力される光を受信して受信信号RC1(t)及び受信信号RC2(t)を出力する光受信器と、
前記受信信号RC1(t)または前記相関符号系列信号C1(t)の符号系列の要素の極性を反転させた信号C1 - (t)を使用した時の受信信号をRC1 - (t)としたときにRC1(t)からRC1 - (t)を減算した信号と、前記相関符号系列信号C1(t)との相関処理、及び、前記受信信号RC2(t)または前記相関符号系列信号C2(t)の符号系列の要素の極性を反転させた信号C2 - (t)を使用した時の受信信号をRC2 - (t)としたときにRC2(t)からRC2 - (t)を減算した信号と、前記相関符号系列信号C2(t)との相関処理を行う相関処理器と、
前記相関処理器から出力される、前記相関符号系列信号C1(t)との相関処理結果と、前記相関符号系列信号C2(t)との相関処理結果を加算して出力する合成処理器とを備えた
ことを特徴とする光符号変調パルスの相関処理方式。 A correlation code sequence signal generator for generating a correlation code sequence signal C1 (t) and a reverse correlation code sequence signal C2 (t) in which the code elements are arranged in reverse order as a function of time t;
An optical modulator that modulates light with a signal including the correlation code sequence signal C1 (t) and a signal including the correlation code sequence signal C2 (t);
An optical receiver that receives light output from the optical system when an optical signal modulated by the optical modulator is input to the optical system and outputs a received signal RC1 (t) and a received signal RC2 (t); ,
The received signal RC1 (t) or the correlation code sequence signal C1 (t) of the code sequence of the signal obtained by inverting the polarity of the elements C1 - (t) the received signal when using RC1 - when a (t) to RC1 (t) from the RC1 - correlation processing a signal obtained by subtracting the (t), the correlation code sequence signal C1 (t), the and the received signal RC2 (t) or the correlation code sequence signal C2 (t) signal obtained by inverting the polarity of the elements of the code sequence of C2 - from RC2 (t) RC2 when the (t) - - a signal obtained by subtracting the (t), the received signal RC2 when using (t) A correlation processor for performing correlation processing with the correlation code sequence signal C2 (t);
A synthesis processor that adds the correlation processing result output from the correlation processor with the correlation code sequence signal C1 (t) and the correlation processing result with the correlation code sequence signal C2 (t) and outputs the result. An optical code modulation pulse correlation processing system characterized by comprising:
光を前記相関符号系列信号C1(t)を含む信号及び前記相関符号系列信号C2(t)を含む信号で変調する光変調器と、
光の速度をvとし、ブリルアン増幅またはブリルアン散乱に関与する音波の振幅の減衰係数をΓとし、前記相関符号系列信号C1(t)及び前記相関符号系列信号C2(t)の1ビットパルス(サブパルス)の時間幅をτとした場合に、長さがv/(2Γ)とほぼ等しいかそれ以下である短い区間からのステップ応答関数がh(t)、時間tについての1次関数がF(t)=β(1−αt)、前記F(t)を前記h(t)で除した関数がG(t)=F(t)/h(t)である光システムに、前記光変調器で変調された光信号を入力したときに当該光システムから出力される光を受信して受信信号RC1(t)及び受信信号RC2(t)を出力する光受信器と、
前記関数G(t)と前記相関符号系列信号C1(t)を乗じた関数をC1(t)G(t)とし、前記関数G(t)と前記相関符号系列信号C2(t)を乗じた関数をC2(t)G(t)とし、前記受信信号RC1(t)または前記相関符号系列信号C1(t)の符号系列の要素の極性を反転させた信号C1-(t)を使用した時の受信信号をRC1-(t)としたときにRC1(t)からRC1-(t)を減算した信号と、前記関数C1(t)G(t)との相関処理、及び、前記受信信号RC2(t)または前記相関符号系列信号C2(t)の符号系列の要素の極性を反転させた信号C2-(t)を使用した時の受信信号をRC2-(t)としたときにRC2(t)からRC2-(t)を減算した信号と、前記関数C2(t)G(t)との相関処理を行う相関処理器と、
前記相関処理器から出力される、前記関数C1(t)G(t)との相関処理結果と、前記関数C2(t)G(t)との相関処理結果を加算して出力する合成処理器とを備えた
ことを特徴とする光符号変調パルスの相関処理方式。 A correlation code sequence signal generator for generating a correlation code sequence signal C1 (t) and a reverse correlation code sequence signal C2 (t) in which the code elements are arranged in reverse order as a function of time t;
An optical modulator that modulates light with a signal including the correlation code sequence signal C1 (t) and a signal including the correlation code sequence signal C2 (t);
The velocity of light is v, the attenuation coefficient of the amplitude of the sound wave involved in Brillouin amplification or Brillouin scattering is Γ, and the 1-bit pulse (subpulse) of the correlation code sequence signal C1 (t) and the correlation code sequence signal C2 (t) ) Is a step response function from a short interval whose length is approximately equal to or less than v / (2Γ), h (t), and a linear function for time t is F ( t) = β (1-αt), and an optical system in which the function obtained by dividing the F (t) by the h (t) is G (t) = F (t) / h (t) An optical receiver that receives the light output from the optical system when the optical signal modulated in step S1 is input and outputs the received signal RC1 (t) and the received signal RC2 (t);
A function obtained by multiplying the function G (t) and the correlation code sequence signal C1 (t) is defined as C1 (t) G (t), and the function G (t) and the correlation code sequence signal C2 (t) are multiplied. the function and C2 (t) G (t), the received signal RC1 (t) or the correlation code sequence signal C1 (t) of the code sequence of elements of the polarity signal obtained by inverting the C1 - when using the (t) of the received signal RC1 - RC1 (t) from RC1 when a (t) - correlation of a signal obtained by subtracting the (t), the function C1 and (t) G (t), and the received signal RC2 signal obtained by inverting the polarity of the elements of the code sequence (t) or the correlation code sequence signal C2 (t) C2 - a reception signal when using the (t) RC2 - when a (t) RC2 (t ) And RC2 − (t) subtracted from the function C2 (t) G (t)
A synthesis processor for adding the correlation processing result output from the correlation processor with the function C1 (t) G (t) and the correlation processing result with the function C2 (t) G (t) and outputting the result. An optical code modulation pulse correlation processing method characterized by comprising:
相関符号は、相補相関符号またはBarker符号またはM系列符号のいずれかである
ことを特徴とする光符号変調パルスの相関処理方式。 In the correlation processing method of the optical code modulation pulse according to any one of claims 1 to 3,
The correlation code is either a complementary correlation code, a Barker code, or an M-sequence code. An optical code modulation pulse correlation processing method.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011012003A JP5802895B2 (en) | 2011-01-24 | 2011-01-24 | Optical code modulation pulse correlation processing method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011012003A JP5802895B2 (en) | 2011-01-24 | 2011-01-24 | Optical code modulation pulse correlation processing method |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2012154678A JP2012154678A (en) | 2012-08-16 |
JP5802895B2 true JP5802895B2 (en) | 2015-11-04 |
Family
ID=46836570
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2011012003A Active JP5802895B2 (en) | 2011-01-24 | 2011-01-24 | Optical code modulation pulse correlation processing method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5802895B2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107402029A (en) * | 2017-08-08 | 2017-11-28 | 电子科技大学 | The method and system of distributing optical fiber sensing measuring speed are improved using orthogonal signalling |
Families Citing this family (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DK2866047T3 (en) | 2013-10-23 | 2021-03-29 | Ladar Ltd | DETECTION SYSTEM FOR DETECTING AN OBJECT ON A WATER SURFACE |
EP3441790A1 (en) * | 2013-10-23 | 2019-02-13 | Ladar Limited | A laser detection and ranging device for detecting an object under a water surface |
JP6374985B2 (en) * | 2014-04-28 | 2018-08-15 | オプトプラン・アー・エス | Interferometric fiber optic sensor system and interrogation method |
WO2016008662A1 (en) * | 2014-07-17 | 2016-01-21 | Infibra Technologies S.R.L. | Method and apparatus for measuring a distributed physical value of an optical device under test |
JP6824861B2 (en) * | 2017-10-25 | 2021-02-03 | 日本電信電話株式会社 | OTDR device |
DE102018105905B4 (en) * | 2018-03-14 | 2020-12-31 | Bundesrepublik Deutschland, vertreten durch die Bundesministerin für Wirtschaft und Energie, diese vertreten durch den Präsidenten der Bundesanstalt für Materialforschung und-prüfung (BAM) | Method for determining a change of a physical parameter with the correct sign and device with an optical fiber |
KR102171888B1 (en) * | 2018-10-16 | 2020-10-30 | 한국과학기술연구원 | Sensing device and sensing mehtod using brillouin scattering |
WO2023248437A1 (en) * | 2022-06-23 | 2023-12-28 | 日本電信電話株式会社 | Brillouin gain analysis device, and brillouin gain analysis method |
KR102578189B1 (en) * | 2022-12-08 | 2023-09-13 | 주식회사 엔에스피엑스 | Simplified BOTDA Sensor System Based on Pulse Rayleigh Scheme |
Family Cites Families (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4626853A (en) * | 1984-07-20 | 1986-12-02 | Westinghouse Electric Corp. | Pulse compression radar signal processor |
JPH02107987A (en) * | 1988-10-17 | 1990-04-19 | Olympus Optical Co Ltd | Ultrasonic apparatus for diagnosis |
JPH0492651A (en) * | 1990-08-08 | 1992-03-25 | Olympus Optical Co Ltd | Pulse compressing device for ultrasonic diangosis |
JPH08201349A (en) * | 1995-01-20 | 1996-08-09 | Nkk Corp | Ultrasonic flaw detection method |
JPH0968571A (en) * | 1995-08-31 | 1997-03-11 | Nec Corp | Search radar |
JP5173206B2 (en) * | 2007-02-08 | 2013-04-03 | 正宣 神力 | Information acquisition apparatus, radar apparatus and pulse compression method based on echo signal |
JP4928989B2 (en) * | 2007-03-07 | 2012-05-09 | 株式会社東芝 | Ultrasonic diagnostic apparatus and control program for ultrasonic diagnostic apparatus |
JP5355194B2 (en) * | 2009-04-13 | 2013-11-27 | 日立アロカメディカル株式会社 | Ultrasonic diagnostic equipment |
-
2011
- 2011-01-24 JP JP2011012003A patent/JP5802895B2/en active Active
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107402029A (en) * | 2017-08-08 | 2017-11-28 | 电子科技大学 | The method and system of distributing optical fiber sensing measuring speed are improved using orthogonal signalling |
CN107402029B (en) * | 2017-08-08 | 2019-08-20 | 电子科技大学 | The method and system of distributing optical fiber sensing measuring speed are improved using orthogonal signalling |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2012154678A (en) | 2012-08-16 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5802895B2 (en) | Optical code modulation pulse correlation processing method | |
EP2183624B1 (en) | Distributed optical fiber sensor system | |
CN102227615B (en) | Distributed optical fiber sensor | |
US9287972B2 (en) | Distributed optical fiber sound wave detection device | |
JP4630151B2 (en) | Method for measuring Brillouin spectrum of optical fiber, and apparatus using the method | |
EP3414542B1 (en) | Optical time domain reflectometry | |
JP7286994B2 (en) | Optical fiber strain and temperature measuring device and optical fiber strain and temperature measuring method | |
JP7040391B2 (en) | Backscattered light amplification device, optical pulse test device, backscattered light amplification method, and light pulse test method | |
CN111751844B (en) | Coherent laser radar based on frequency domain coding technology | |
CN108827447B (en) | Different-frequency double-pulse COTDR sensing device and method | |
JPWO2020084825A1 (en) | Optical pulse test device and optical pulse test method | |
CA2615327C (en) | Optical fiber characteristic measuring system | |
CN112880866B (en) | Long-distance high-spatial-resolution Raman fiber multi-parameter sensing system and method | |
WO2013123656A1 (en) | Fully distributed optical fiber sensor for optical fiber raman frequency shifter of fused raman amplification effect | |
JP7156132B2 (en) | Optical coherent sensor and optical coherent sensing method | |
JP7040386B2 (en) | Optical fiber strain and temperature measuring device and optical fiber strain and temperature measuring method | |
JP6824861B2 (en) | OTDR device | |
JP2023526842A (en) | Distributed Acoustic Sensing Using Multiband Time-Gated Digital Orthogonal Frequency-Domain Reflectometry | |
JP3686390B2 (en) | Optical fiber measuring device | |
CN117029999B (en) | Distributed acoustic wave sensing system and measuring method based on pulse modulation technology | |
JP2747565B2 (en) | Method and apparatus for measuring curvature distribution of optical fiber | |
KR102644918B1 (en) | sensitiveness improvement type distributed acostic sensor | |
Shlyagin et al. | Correlation technique using of-the-shelf CW DFB laser for interrogation of fiber optic sensors | |
JP7298471B2 (en) | Optical coherent sensor and optical coherent sensing method | |
US20240053172A1 (en) | Optical fiber sensor and brillouin frequency shift measurement method |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20130618 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20130618 |
|
RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422 Effective date: 20140207 |
|
RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422 Effective date: 20140221 |
|
RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20140306 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20140221 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20140605 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20140804 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20150114 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20150225 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20150708 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20150709 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5802895 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |