JP6602689B2 - Optical line characteristic analyzer and signal processing method - Google Patents
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Description
本発明は、光線路の損失分布を測定するための光線路特性解析装置とその信号処理方法に関する。 The present invention relates to an optical line characteristic analyzer for measuring loss distribution of an optical line and a signal processing method thereof.
光ファイバなどの光線路を使用する光通信装置や光ファイバセンシング装置において、光ファイバの損失、温度、歪みなどの特性分布を取得する技術としてブリルアン時間領域解析法(BOTDA :Brillouin Optical Time Domain Analysis)が用いられている(非特許文献1−3を参照。)。BOTDAでは、ポンプ光とプローブ光を被測定ファイバに入射し、ポンプ光によってブリルアン増幅を受けたプローブ光を解析し、ブリルアン利得スペクトルの強度から損失、ブリルアン利得スペクトルの周波数シフトから温度や歪みを取得する。このブリルアン利得スペクトルは、ポンプ光パワーに依存するため、光線路の損失が大きい場合(例えば、長距離光線路やスプリッタを有する分岐光線路の遠端など)、1%−0.01%程度の微小な利得を取得する必要がある。また、損失測定においては、微小なブリルアン利得の変化量を測定する必要があるため、より高感度な測定を要求される。 In an optical communication device or an optical fiber sensing device using an optical line such as an optical fiber, a Brillouin time domain analysis method (BOTDA: Brillouin Optical Time Domain Analysis) is a technique for obtaining characteristic distributions such as loss, temperature, and strain of the optical fiber. Is used (see Non-Patent Documents 1-3). In BOTDA, pump light and probe light are incident on the fiber to be measured, and the probe light that has undergone Brillouin amplification by the pump light is analyzed to obtain the loss from the intensity of the Brillouin gain spectrum and the temperature and strain from the frequency shift of the Brillouin gain spectrum. To do. Since this Brillouin gain spectrum depends on the pump light power, when the loss of the optical line is large (for example, the long end optical line or the far end of the branched optical line having a splitter), the Brillouin gain spectrum is about 1% -0.01%. It is necessary to obtain a minute gain. Further, in loss measurement, since it is necessary to measure a minute amount of change in Brillouin gain, higher sensitivity measurement is required.
一般的にブリルアン利得スペクトルを取得する場合、ブリルアン増幅を受けたプローブ光をPDなどで光/電気変換した後、アナログ電気信号をA/D変換器でデジタル信号に変えてコンピュータで解析を行う。この時、プローブ光解析のノイズは、PDの熱雑音/ショット雑音とA/D変換器の量子化雑音がある。PDの熱雑音/ショット雑音は、白色雑音なので、複数回測定し平均化処理を行うことで高感度測定が可能である。一方、量子化雑音に埋もれた信号は、平均化処理では改善されないため、BOTDAの感度は量子化雑音で制限されるという課題がある。そのため、損失の大きな光線路では、平均化処理を繰り返しても光線路の特性分布を取得できなかった。 In general, when a Brillouin gain spectrum is acquired, probe light subjected to Brillouin amplification is optically / electrically converted by a PD or the like, and then an analog electric signal is converted into a digital signal by an A / D converter and analyzed by a computer. At this time, noise in probe light analysis includes PD thermal noise / shot noise and A / D converter quantization noise. Since the thermal noise / shot noise of PD is white noise, high sensitivity measurement can be performed by measuring multiple times and averaging. On the other hand, since the signal buried in the quantization noise is not improved by the averaging process, there is a problem that the sensitivity of BOTDA is limited by the quantization noise. Therefore, in an optical line with a large loss, the characteristic distribution of the optical line could not be obtained even if the averaging process was repeated.
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決すべく、量子化雑音によるBOTDAの感度制限を低減できる光線路特性解析装置及び信号処理方法を提供することを目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to provide an optical line characteristic analyzing apparatus and a signal processing method capable of reducing the BOTDA sensitivity limitation due to quantization noise in order to solve the above-described problems.
上記目的を達成するために、本発明に係る光線路特性解析装置及び信号処理方法は、アナログ信号をデジタル信号へ変換する前に、ブリルアン増幅を受けたプローブ光を受光した測定信号からブリルアン増幅を受けていないプローブ光の成分の一部を除去しておくこととした。 In order to achieve the above object, the optical line characteristic analyzing apparatus and signal processing method according to the present invention performs Brillouin amplification from a measurement signal received from probe light subjected to Brillouin amplification before converting an analog signal into a digital signal. It was decided to remove a part of the probe light component that was not received.
具体的には、本発明に係る光線路特性解析装置は、ブリルアン時間領域解析法(BOTDA:Brillouin Optical Time Domain Analysis)で被測定光ファイバの特性を解析する光線路特性解析装置であって、
プローブ光パルスとポンプ光パルスの少なくとも一方を前記被測定光ファイバの入射端に入射する試験光入射手段と、
前記被測定光ファイバの入射端に戻る戻り光を光電変換する光受信手段と、
前記光受信手段が光電変換したアナログの電気信号を用いてアナログ信号処理を行うアナログ信号処理手段と、
前記光受信手段が光電変換したアナログの電気信号もしくは前記アナログ信号処理手段が前記アナログ信号処理を行ったアナログの電気信号をデジタルの電気信号に変換するA/D変換手段と、
前記A/D変換器が変換したデジタルの電気信号を演算して被測定光ファイバの特性を解析する演算処理手段と、
を備えており、
前記アナログ信号処理手段は、前記アナログ信号処理として、
前記被測定光ファイバの入射端に任意の光周波数差を持つプローブ光パルスとポンプ光パルスが任意の時間差で入射され、前記被測定光ファイバの入射端に戻る戻り光を前記光受信手段が光電変換したアナログ測定信号を前記A/D変換器がデジタル信号へ変換する前に、
前記プローブ光パルスのみが前記被測定光ファイバに入射され、前記被測定光ファイバの遠端で反射して入射端に戻る光パルスを前記光受信手段が光電変換したアナログの参照信号に1未満の正の数を乗じた調整信号を算出し、前記アナログ測定信号から前記調整信号を減算する処理を行うことを特徴とする。
Specifically, an optical line characteristic analyzing apparatus according to the present invention is an optical line characteristic analyzing apparatus that analyzes characteristics of an optical fiber to be measured by a Brillouin time domain analysis method (BOTDA: Brillouin Optical Time Domain Analysis),
Test light incident means for injecting at least one of a probe light pulse and a pump light pulse into an incident end of the measured optical fiber;
Light receiving means for photoelectrically converting return light returning to the incident end of the optical fiber to be measured;
Analog signal processing means for performing analog signal processing using an analog electrical signal photoelectrically converted by the light receiving means;
A / D conversion means for converting an analog electrical signal photoelectrically converted by the optical receiving means or an analog electrical signal subjected to the analog signal processing by the analog signal processing means into a digital electrical signal;
Arithmetic processing means for calculating a digital electric signal converted by the A / D converter and analyzing characteristics of the optical fiber to be measured;
With
The analog signal processing means, as the analog signal processing,
A probe light pulse and a pump light pulse having an arbitrary optical frequency difference are incident on the incident end of the optical fiber to be measured at an arbitrary time difference, and the optical receiving means photoelectrically returns the return light that returns to the incident end of the optical fiber to be measured. Before the A / D converter converts the converted analog measurement signal into a digital signal,
Only the probe light pulse is incident on the optical fiber to be measured, and the optical pulse reflected by the far end of the optical fiber to be measured and returned to the incident end is less than 1 in the analog reference signal photoelectrically converted by the light receiving means. An adjustment signal multiplied by a positive number is calculated, and the adjustment signal is subtracted from the analog measurement signal.
具体的には、本発明に係る信号処理方法は、ブリルアン時間領域解析法(BOTDA:Brillouin Optical Time Domain Analysis)で被測定光ファイバの特性を解析するときの信号処理方法であって、
前記被測定光ファイバの入射端に任意の光周波数差を持つプローブ光パルスとポンプ光パルスを任意の時間差で入射し、前記被測定光ファイバの入射端に戻る戻り光を光電変換したアナログ測定信号をデジタル信号へ変換する前に、
前記プローブ光パルスのみが前記被測定光ファイバに入射され、前記被測定光ファイバの遠端で反射して入射端に戻る光パルスを光電変換したアナログの参照信号に1未満の正の数を乗じた調整信号を算出し、前記アナログ測定信号から前記調整信号を減算するアナログ信号処理手順を行うことを特徴とする。
Specifically, a signal processing method according to the present invention is a signal processing method for analyzing characteristics of an optical fiber to be measured by a Brillouin time domain analysis method (BOTDA: Brillouin Optical Time Domain Analysis),
An analog measurement signal in which a probe light pulse and a pump light pulse having an arbitrary optical frequency difference are incident on an incident end of the optical fiber to be measured with an arbitrary time difference, and a return light returned to the incident end of the optical fiber to be measured is photoelectrically converted. Before converting to a digital signal
Only the probe light pulse is incident on the optical fiber to be measured, and an analog reference signal obtained by photoelectric conversion of the optical pulse reflected at the far end of the optical fiber to be measured and returning to the incident end is multiplied by a positive number less than 1. An adjustment signal is calculated, and an analog signal processing procedure for subtracting the adjustment signal from the analog measurement signal is performed.
通常BOTDAでは、被測定ファイバからの戻り光(ブリルアン増幅を受けたプローブ光)をPDが光電変換した測定信号を数%程度増幅した信号をA/D変換している。取得したい信号(ブリルアン増幅分の信号)は増幅されてはいるが数%程度であり、測定信号強度のほとんどはプローブ光電流(測定信号の内のプローブ光成分)が占めている。このプローブ光電流がオフセットとなるため、A/D変換器は垂直レンジを最大限活かしてブリルアン増幅分の信号をデジタルに変換することができず、量子化雑音が発生する。 Normally, BOTDA performs A / D conversion on a signal obtained by amplifying a measurement signal obtained by photoelectrically converting the return light (probe light subjected to Brillouin amplification) from the measured fiber by several percent. The signal to be acquired (the signal corresponding to the Brillouin amplification) is amplified but is about several percent, and most of the measurement signal intensity is occupied by the probe photocurrent (probe light component in the measurement signal). Since this probe photocurrent becomes an offset, the A / D converter cannot convert the Brillouin amplified signal to digital by making full use of the vertical range, and quantization noise is generated.
このような信号を高精度にデジタルに変換するためには、垂直分解能が高分解能なA/D変換器を用いる必要があるが、高分解能なA/D変換器は、サンプリングレートが制限されるため、BOTDAの空間分解能が劣化することになる。 In order to convert such a signal into digital with high accuracy, it is necessary to use an A / D converter having a high vertical resolution, but the sampling rate is limited in the high resolution A / D converter. Therefore, the spatial resolution of BOTDA is deteriorated.
そこで、本発明では、アナログの測定信号をデジタルに変換する前にオフセットであるプローブ光電流の一部を測定信号から削除する。オフセットを低減することで実効的にA/D変換器への信号の振幅を大きくできるため、A/D変換器の垂直レンジを活かすことができ量子化雑音を低減することができる。 Therefore, in the present invention, a part of the probe photocurrent that is an offset is deleted from the measurement signal before the analog measurement signal is converted to digital. Since the amplitude of the signal to the A / D converter can be effectively increased by reducing the offset, the vertical range of the A / D converter can be utilized and the quantization noise can be reduced.
従って、本発明は、量子化雑音によるBOTDAの感度制限を低減できる光線路特性解析装置及び信号処理方法を提供することができる。 Therefore, the present invention can provide an optical line characteristic analyzing apparatus and a signal processing method that can reduce the BOTDA sensitivity limitation due to quantization noise.
本発明に係る光線路特性解析装置及び信号処理方法は、前記被測定光ファイバが、前記入射端の後段にある光分岐器で複数の分岐光ファイバに分岐された分岐光線路である場合、前記試験光入射手段において、前記プローブ光パルスを、前記分岐光ファイバの遠端で反射されたいずれの戻り光も前記光分岐器で重畳しないパルス幅とし、前記アナログ信号処理手段において、前記分岐光ファイバ毎に前記アナログ信号処理を行うことを特徴とする。 In the optical line characteristic analyzing apparatus and the signal processing method according to the present invention, when the optical fiber to be measured is a branched optical line branched into a plurality of branched optical fibers by an optical branching device at a subsequent stage of the incident end, In the test light incident means, the probe light pulse has a pulse width that does not superimpose any return light reflected by the far end of the branch optical fiber by the optical branching unit, and in the analog signal processing means, the branch optical fiber The analog signal processing is performed every time.
本発明に係る光線路特性解析装置及び信号処理方法は、分岐光線路それぞれの光ファイバの特性を解析することができる。 The optical line characteristic analyzing apparatus and the signal processing method according to the present invention can analyze the characteristic of the optical fiber of each branch optical line.
本発明は、量子化雑音によるBOTDAの感度制限を低減できる光線路特性解析装置及び信号処理方法を提供することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can provide an optical line characteristic analyzing apparatus and signal processing method that can reduce the BOTDA sensitivity limitation due to quantization noise.
添付の図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下に説明する実施形態は本発明の実施例であり、本発明は、以下の実施形態に制限されるものではない。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。 Embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. The embodiments described below are examples of the present invention, and the present invention is not limited to the following embodiments. In the present specification and drawings, the same reference numerals denote the same components.
(請求項1転記部)
図1は、本実施形態の光線路特性解析装置の構成を示すブロック図である。本光線路特性解析装置は、ブリルアン時間領域解析法(BOTDA:Brillouin Optical Time Domain Analysis)で被測定光ファイバの特性を解析する光線路特性解析装置であって、
プローブ光パルスとポンプ光パルスの少なくとも一方を前記被測定光ファイバの入射端に入射する試験光入射手段と、
前記被測定光ファイバの入射端に戻る戻り光を光電変換する光受信手段と、
前記光受信手段が光電変換したアナログの電気信号を用いてアナログ信号処理を行うアナログ信号処理手段と、
前記光受信手段が光電変換したアナログの電気信号もしくは前記アナログ信号処理手段が前記アナログ信号処理を行ったアナログの電気信号をデジタルの電気信号に変換するA/D変換手段と、
前記A/D変換器が変換したデジタルの電気信号を演算して被測定光ファイバの特性を解析する演算処理手段と、
を備えており、
前記アナログ信号処理手段は、前記アナログ信号処理として、
前記被測定光ファイバの入射端に任意の光周波数差を持つプローブ光パルスとポンプ光パルスが任意の時間差で入射され、前記被測定光ファイバの入射端に戻る戻り光を前記光受信手段が光電変換したアナログ測定信号を前記A/D変換器がデジタル信号へ変換する前に、
前記プローブ光パルスのみが前記被測定光ファイバに入射され、前記被測定光ファイバの遠端で反射して入射端に戻る光パルスを前記光受信手段が光電変換したアナログの参照信号に1未満の正の数を乗じた調整信号を算出し、前記アナログ測定信号から前記調整信号を減算する処理を行うことを特徴とする。
(
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the optical line characteristic analyzing apparatus of this embodiment. The optical line characteristic analyzing apparatus is an optical line characteristic analyzing apparatus for analyzing characteristics of an optical fiber to be measured by a Brillouin time domain analysis method (BOTDA: Brillouin Optical Time Domain Analysis),
Test light incident means for injecting at least one of a probe light pulse and a pump light pulse into an incident end of the measured optical fiber;
Light receiving means for photoelectrically converting return light returning to the incident end of the optical fiber to be measured;
Analog signal processing means for performing analog signal processing using an analog electrical signal photoelectrically converted by the light receiving means;
A / D conversion means for converting an analog electrical signal photoelectrically converted by the optical receiving means or an analog electrical signal subjected to the analog signal processing by the analog signal processing means into a digital electrical signal;
Arithmetic processing means for calculating a digital electric signal converted by the A / D converter and analyzing characteristics of the optical fiber to be measured;
With
The analog signal processing means, as the analog signal processing,
A probe light pulse and a pump light pulse having an arbitrary optical frequency difference are incident on the incident end of the optical fiber to be measured at an arbitrary time difference, and the optical receiving means photoelectrically returns the return light that returns to the incident end of the optical fiber to be measured. Before the A / D converter converts the converted analog measurement signal into a digital signal,
Only the probe light pulse is incident on the optical fiber to be measured, and the optical pulse reflected by the far end of the optical fiber to be measured and returned to the incident end is less than 1 in the analog reference signal photoelectrically converted by the light receiving means. An adjustment signal multiplied by a positive number is calculated, and the adjustment signal is subtracted from the analog measurement signal.
図1に示される光線路特性解析装置は、第1試験光出力手段11、第2試験光出力手段12、入射時間制御器(15、16)、パルス化手段(13、14)、合波素子20、サーキュレータ21、光受信手段26、アナログ信号処理手段29、A/D変換器27、及び演算処理装置28を具備する。ここで、第1試験光出力手段11、第2試験光出力手段12、入射時間制御器(15、16)、パルス化手段(13、14)、及び合波素子20が前記試験光入射手段に相当する。
1 includes a first test light output means 11, a second test light output means 12, an incident time controller (15, 16), a pulsing means (13, 14), a multiplexing element. 20, a circulator 21, an
第1試験光出力手段11及び第2試験光出力手段12は連続光を出力する。第1試験光出力手段11及び第2試験光出力手段12から出力される連続光を、それぞれプローブ光及びポンプ光とする。プローブ光とポンプ光は、ブリルアン周波数シフト程度の異なる光周波数差を有する。 The first test light output means 11 and the second test light output means 12 output continuous light. The continuous light output from the first test light output means 11 and the second test light output means 12 is referred to as probe light and pump light, respectively. The probe light and the pump light have optical frequency differences that differ by about the Brillouin frequency shift.
パルス化手段(13、14)は、音響光学素子をパルス駆動する音響光学スイッチを備える。なお、パルス化手段(13、14)は、電気光学素子をLiNbO3を用いてパルス駆動する導波路スイッチまたは半導体光増幅器をパルス駆動する半導体光スイッチを備えるようにしてもよい。以下では、音響光学スイッチから成る音響光学変調器、電気光学スイッチから成るLiNbO3変調器、又は半導体光スイッチから成る半導体光増幅器を光デバイスと称する。光デバイスは、入射時間制御手段(15、16)それぞれからの電気パルスにより駆動される時間で、プローブ光とポンプ光をパルス化する。 The pulsing means (13, 14) includes an acousto-optic switch that drives the acousto-optic element in pulses. The pulsing means (13, 14) may include a waveguide switch that drives the electro-optic element using LiNbO 3 or a semiconductor optical switch that drives the semiconductor optical amplifier. Hereinafter, an acousto-optic modulator composed of an acousto-optic switch, a LiNbO 3 modulator composed of an electro-optic switch, or a semiconductor optical amplifier composed of a semiconductor optical switch is referred to as an optical device. The optical device pulses the probe light and the pump light with the time driven by the electric pulse from each of the incident time control means (15, 16).
このとき、被測定ファイバ100に光スプリッタ22が含まれない場合、プローブ光パルスのパルス幅に制限はない。一方、被測定ファイバ100に光スプリッタ22が含まれる分岐光線路を測定する場合、パルス化手段(13,14)は、プローブ光パルスのパルス幅を2nΔL/c以下とする。ここで、ΔLは、被測定光ファイバに含まれる各分岐光ファイバの長さの差の最小値である。cは真空中の光速である。nは光ファイバの屈折率である。
At this time, when the
入射時間制御手段(15,16)は、パルス化手段(13,14)へ供給する駆動用の電気パルスの変調時間を変化させることができる機能を有する。入射時間制御手段(15,16)は、パルス化手段(13,14)がパルスを変調するタイミングを変化させることで、光パルスが生成されるタイミングを制御する。 The incident time control means (15, 16) has a function capable of changing the modulation time of the driving electric pulse supplied to the pulsing means (13, 14). The incident time control means (15, 16) controls the timing at which the optical pulse is generated by changing the timing at which the pulsing means (13, 14) modulates the pulse.
合波素子20は、プローブ光パルスとポンプ光パルスを合波する。合波素子20により合波されたプローブ光パルスとポンプ光パルスとは、サーキュレータ21を通過して被測定光ファイバ100へ入射される。これにより、プローブ光パルスを被測定光ファイバ100へ入射する時間と、ポンプ光パルスを被測定光ファイバ100へ入射する時間とに時間差を与えることが可能となる。なお、プローブ光のパルス化手段13における電気パルス、または、ポンプ光のパルス化手段14における電気パルスのうち一方の電気パルスの電圧を常にゼロにすることにより、プローブ光パルス又はポンプ光パルスの一方のみを被測定光ファイバ100へ入射することも可能である。
The multiplexing
被測定光ファイバ100は、基幹光ファイバ50の一方端に光結合される光スプリッタ22及び分岐光ファイバ23を備える。ここで、各分岐光ファイバ23の終端(遠端)には反射型光フィルタ24が配置される。これらの反射型光フィルタ24は、少なくともプローブ光パルス(またはプローブ光パルスとポンプ光パルスの両方)の波長の光を反射し、それ以外の波長の光を透過する特性を有する。
The measured
光スプリッタ22は、供給されるプローブ光パルス及びポンプ光パルスをN(例えば、N=8)個にそれぞれ分岐する。光スプリッタ22で分岐されたプローブ光パルスとポンプ光パルスとは、分岐光ファイバ23中でインタラクションする。プローブ光パルスとポンプ光パルスとのインタラクションにより、誘導ブリルアン散乱の後方散乱光が発生する。誘導ブリルアン後方散乱光、及び反射型光フィルタ24で反射されたプローブ光パルスとポンプ光パルスは、サーキュレータ21に戻り、サーキュレータ21を通過して光受信手段26へ出力される。
The
光受信手段26は、被測定光ファイバ100からの戻り光であるサーキュレータ21の出力光を受信する。光受信手段26は、受信した戻り光をアナログ電圧信号へ変換する。アナログ信号処理手段29は、光受信手段26からのアナログ電圧信号をアナログ回路で下記に説明するような所望の信号処理を行い、A/D変換器26へ出力する。A/D変換器27は、アナログ処理手段29から出力されるアナログ電圧信号をデジタル信号に変換する。A/D変換器27は、デジタル信号を演算処理装置28へ出力する。
The light receiving means 26 receives the output light of the circulator 21 that is return light from the
演算処理装置28は、入力された電圧値に対して後述するような演算処理を行い、被測定光ファイバ100についての距離に対する損失分布を求める。
The
[アナログ信号処理手順]
図2は、アナログ信号処理手段29が行うアナログ信号処理手順の概念図である。当該アナログ信号処理手順は、被測定光ファイバ100の入射端に任意の光周波数差を持つプローブ光パルスとポンプ光パルスを任意の時間差で入射し、被測定光ファイバ100の入射端に戻る戻り光を光電変換したアナログ測定信号をデジタル信号へ変換する前に、
前記プローブ光パルスのみが被測定光ファイバ100に入射され、被測定光ファイバ100の遠端で反射して入射端に戻る光パルスを光電変換したアナログの参照信号に1未満の正の数を乗じた調整信号を算出し、前記アナログ測定信号から前記調整信号を減算する。
[Analog signal processing procedure]
FIG. 2 is a conceptual diagram of an analog signal processing procedure performed by the analog signal processing means 29. In the analog signal processing procedure, a probe light pulse having an arbitrary optical frequency difference and a pump light pulse are incident on the incident end of the
Only the probe light pulse is incident on the
アナログ信号処理手段29は、まず、プローブ光パルスのみを被測定光ファイバ100に入射し、光受信手段26で得られたプローブ光パルスの電圧ピークVNを取得する。続いて、アナログ信号処理手段29は、プローブ光パルスとポンプ光パルスを被測定光ファイバ100に入射し、光受信手段26で得られたブリルアン増幅を受けたプローブ光パルスの電圧ピークV’Nを取得し、差動回路によりこれらの電圧ピークの差VN_outを出力する。
(数式S) VN_out=V’N−AVN
ここで、Nは被測定光ファイバ100の分岐心線番号、Aは1未満の正の数である。
The analog signal processing means 29 first enters only the probe light pulse into the
(Formula S) V N — out = V ′ N −AV N
Here, N is the branch core number of the
図4及び図5は、アナログ信号処理手順を説明する概念図である。図4は、光受信手段26が出力するアナログ信号を説明する図である。図4(a)は、プローブ光パルスとポンプ光パルスを被測定光ファイバ100に入射し、光受信手段26で得られたアナログ信号を「アナログ測定信号」である。あるローブ光パルスとポンプ光パルスの周波数差において誘導ブリルアン散乱による強度ピークが存在する。図4(b)は、プローブ光パルスのみを被測定光ファイバ100に入射し、光受信手段26で得られたアナログ信号を「アナログ参照信号」であって、図4(a)のアナログ測定信号に含まれるアナログ参照信号分のオフセットを示している。光受信手段26は被測定光ファイバ100に入射する光パルスによりアナログ参照信号かアナログ測定信号を出力する。
4 and 5 are conceptual diagrams illustrating an analog signal processing procedure. FIG. 4 is a diagram for explaining an analog signal output from the
図5は、アナログ信号処理手段29からA/D変換器27へ出力される「調整信号」を説明する図である。図5(a)は、数式SでA=0の場合(アナログ信号処理手順をしない従来の場合)、図5(b)は、数式SでA=1の場合、図5(c)は、数式SでA=1/2の場合、図5(d)は、数式SでA=3/4の場合の調整信号である。図5において、縦軸はA/D変換器27における量子化刻みを示している。
FIG. 5 is a diagram for explaining an “adjustment signal” output from the analog signal processing means 29 to the A /
A/D変換器27の量子化雑音は、信号振幅に対してA/D変換器27の量子化が粗いときに、離散電圧がアナログ電圧とが乖離することで発生する。そのため、アナログ信号処理手段29がアナログ測定信号のオフセットを減らすことで、A/D変換器27は実効的に信号振幅が大きくなり量子化雑音を低減することができる(図5(b)、図5(c)、図5(d))。従来、ブリルアン利得からファイバ損失を演算する場合、演算処理装置28でデジタル的に測定信号(プローブ光パルスとポンプ光パルスを被測定光ファイバに入射し、光受信手段で得られたアナログ信号(図5(A))を直接A/D変換した信号)から参照信号(プローブ光パルスのみを被測定光ファイバに入射し、光受信手段で得られたアナログ信号を直接A/D変換した信号)を減算しており、量子化雑音が多く含まれる状態での演算だった。本実施形態では、信号をA/D変換する前にアナログ測定信号からアナログ参照信号(オフセット)をカット(減算)することで量子化雑音を低減する。
The quantization noise of the A /
具体的には、Aを1/2に設定した場合、ブリルアン利得に対してオフセット電圧が1/2になるため、出力電圧をA/D変換器の垂直レンジに適宜合わせて測定を行うことで、要求される垂直分解能を1ビット緩和することができる。また、Aを3/4に設定した場合は、VN_outは1/4になり2ビット緩和できる。なお、A=1とすることが理想的であるが、光受信手段26のPD等起因のノイズ(熱雑音/ショット雑音)により、戻り光を受光した信号はノイズを受けて強度が揺らぐ。そのため、A=1であると信号強度を正確に測定することが困難であるため、Aを限りなく1に近づけた値に設定することが好ましい。 Specifically, when A is set to ½, the offset voltage is halved with respect to the Brillouin gain. Therefore, the output voltage is appropriately adjusted to the vertical range of the A / D converter and measured. The required vertical resolution can be reduced by 1 bit. When A is set to 3/4, V N_out becomes 1/4 and can be relaxed by 2 bits. It is ideal that A = 1, but due to noise (thermal noise / shot noise) caused by the PD of the light receiving means 26, the intensity of the signal receiving the return light is affected by the noise and fluctuates. For this reason, it is difficult to accurately measure the signal intensity when A = 1, and therefore it is preferable to set A to a value as close to 1 as possible.
例えば、被測定光ファイバとして全体で25dBの損失を持つスプリッタのない単一線路(25dB線路)では、プローブ光とポンプ光の光周波数差がブリルアン周波数シフト時のブリルアン利得ピークは0.02%程度であり、プローブ光とポンプ光の光周波数差がブリルアン周波数シフトを少しでも外れてしまうとさらにブリルアン利得は小さくなる。図3は、プローブ光パルスとポンプ光パルスとの25dB線路への入射時間差t1を変え、距離方向へ測定したときの誘導ブリルアン散乱の強度(演算処理装置28での演算結果)を説明する図である。図3(a)はアナログ信号処理手順(A≒19/20)を行った結果であり、図3(b)はアナログ信号処理手順を行わなかった(数式SのA=0)結果である。図3(c)と図3(d)はそれぞれ誘導ブリルアン散乱が発生する位置(測定点数130点目)付近を拡大した図である。この位置は、被測定光ファイバの光入射端から25dBの損失を受けた先の線路(反射型光フィルタ24で反射した後に)でブリルアンインタラクションを受けた位置である。 For example, in a single line (25 dB line) without a splitter having a total loss of 25 dB as the optical fiber to be measured, the Brillouin gain peak when the optical frequency difference between the probe light and the pump light is shifted to the Brillouin frequency is about 0.02%. If the optical frequency difference between the probe light and the pump light deviates even slightly from the Brillouin frequency shift, the Brillouin gain is further reduced. Figure 3 is a diagram for explaining the intensity of stimulated Brillouin scattering when varying the incident time difference t 1 to 25dB line between the probe light pulse and the pump light pulse was measured to distance direction (calculation result of the arithmetic processing unit 28) It is. FIG. 3A shows the result of performing the analog signal processing procedure (A≈19 / 20), and FIG. 3B shows the result of not performing the analog signal processing procedure (A = 0 in Formula S). FIGS. 3C and 3D are enlarged views of the vicinity of the position where the stimulated Brillouin scattering occurs (the 130th measurement point). This position is a position where the Brillouin interaction is received by the previous line (after being reflected by the reflection type optical filter 24) which has received a loss of 25 dB from the light incident end of the optical fiber to be measured.
アナログ演算処理手順を行った場合のブリルアン利得は、1.00338であり、0.3%のブリルアン信号が得られているのに対し、アナログ演算処理手順を行わない場合のブリルアン利得は0.014%しかブリルアン利得が得られていない。これは、アナログ演算処理手段29のない場合に量子化雑音に埋もれて得られなかった信号が、A≒19/20に設定したアナログ演算処理手段29を用いたことにより、オフセット電圧を1/20倍程度減らすことができており、A/D変換器27の垂直分解能を有効活用した結果である。本結果の場合、要求される垂直分解能を4−5bit緩和可能である。
The Brillouin gain when the analog arithmetic processing procedure is performed is 1.00338, and a Brillouin signal of 0.3% is obtained, whereas the Brillouin gain when the analog arithmetic processing procedure is not performed is 0.014. Only% Brillouin gain is obtained. This is because when the analog arithmetic processing means 29 is not provided, the offset voltage is reduced to 1/20 by using the analog arithmetic processing means 29 set to A≈19 / 20 for the signal that is not obtained by being buried in the quantization noise. This is a result of effective use of the vertical resolution of the A /
[A/D変換後の演算処理手順]
演算処理装置28は、入射時間差t1でプローブ光パルスとポンプ光パルスとの両方を被測定光ファイバ100へ入射した場合のプローブ光強度から、プローブ光パルスのみを被測定光ファイバ100へ入射した場合のプローブ光強度を減算することで、誘導ブリルアン利得を求める。次に、演算処理装置28は、入射時間差t1を変化させて誘導ブリルアン利得の測定を繰り返し、距離に対する誘導ブリルアン利得を算出する。演算処理装置28は、距離に対する誘導ブリルアン利得から、被測定光ファイバ100である単一線路あるいは分岐光線路についての距離に対する損失/温度/歪分布を求める。図6は、演算処理装置28が演算した被測定光ファイバ100の測定例である。誘導ブリルアン利得は損失から求めることができる。
[Operation procedure after A / D conversion]
The
なお、アナログ信号処理手段29が数式Sのようにプローブ光パルスとポンプ光パルスとの両方を被測定光ファイバ100へ入射した場合のプローブ光強度から、プローブ光パルスのみを被測定光ファイバ100へ入射した場合のプローブ光強度(Aを乗算)を減算しているため、演算処理装置28では、プローブ光パルスとポンプ光パルスとの両方を被測定光ファイバ100へ入射した場合のプローブ光強度から、プローブ光パルスのみを被測定光ファイバ100へ入射した場合のプローブ光強度(1−Aを乗算)を減算する。
Note that only the probe light pulse is applied to the
また、演算処理装置28でもプローブ光パルスのみを被測定光ファイバ100へ入射した場合のプローブ光強度が必要であるため、アナログ信号処理手段29は、何も演算しないアナログ参照信号もA/D変換器27に出力し、演算処理装置28は、A/D変換された参照信号を保持しておく。
Further, since the
[光線路特性解析の測定条件]
次に、本実施形態の光線路特性解析装置の動作について説明する。
まず、プローブ光およびポンプ光の光周波数、パルス化手段(13,14)、光受信手段26、及びA/D変換器27は次の条件を満足する必要がある。
(条件1) プローブ光とポンプ光の周波数差は、被測定光ファイバ100のブリルアン周波数シフトと等しいこと。
(条件2) 被測定光ファイバ100が分岐光線路である場合、パルス化手段13から出力されるプローブ光パルスのパルス幅τは、分岐光ファイバの終端の反射型光フィルタ24からの戻り光の時間差2nΔL/cより狭いこと。
(条件3) 光受信手段26の帯域及びA/D変換器27の帯域は、パルス幅τを受光可能な帯域であること。
[Measurement conditions for optical line characteristic analysis]
Next, the operation of the optical line characteristic analyzing apparatus of this embodiment will be described.
First, the optical frequencies of the probe light and the pump light, the pulsing means (13, 14), the optical receiving means 26, and the A /
(Condition 1) The frequency difference between the probe light and the pump light is equal to the Brillouin frequency shift of the
(Condition 2) When the measured
(Condition 3) The band of the
条件1〜3は次のような意味を持つ。
条件1は、プローブ光パルスとポンプ光パルスとが誘導ブリルアン散乱を起こすために必要となる条件である。
条件2は、被測定光ファイバ100に分岐を含む場合に必要な条件であり、分岐光ファイバ毎の誘導ブリルアン散乱光が重ならないようにするための条件である。パルス化手段13のパルス幅τが各分岐光ファイバの終端の反射型光フィルタ24からの戻り光の時間差の最小値2nΔL/cより広いとき、分岐光ファイバ毎の誘導ブリルアン散乱光が重なる。このようになると、分岐光ファイバ毎の誘導ブリルアン散乱光を時間的に切り分けることができなくなる。
条件3は、パルス幅τの光パルスを正確に測定するための条件である。すなわち、光受信手段26の帯域、及びA/D変換器27の帯域は、1/τより広い必要があることを意味する。
[BOTDA測定原理]
上記の条件を満足する本実施形態の光線路特性解析装置の測定原理を説明する。
第1試験光出力手段11はプローブ光を出力し、第2試験光出力手段13はポンプ光を出力する。ここで、プローブ光及びポンプ光の光周波数をf1、f2とする。fBは、被測定光ファイバ100誘導ブリルアン後方散乱による光周波数シフト量である。
[BOTDA measurement principle]
The measurement principle of the optical line characteristic analyzer of this embodiment that satisfies the above conditions will be described.
The first test light output means 11 outputs probe light, and the second test light output means 13 outputs pump light. Here, it is assumed that the optical frequencies of the probe light and the pump light are f 1 and f 2 . f B is the optical frequency shift amount due to the measured
まず、光線路特性解析装置は、プローブ光パルスを被測定光ファイバ100へ入射させる。そして、分岐光線路特性解析装置は、プローブ光パルスを入射してt1秒後に、ポンプ光パルスを被測定光ファイバ100へ入射する。
First, the optical line characteristic analyzing apparatus causes a probe light pulse to enter the
被測定光ファイバ100に入射されたプローブ光パルスとポンプ光パルスとは、遠端の反射型光フィルタで反射され、被測定光ファイバ100中で衝突する。被測定光ファイバ100が光スプリッタ22を有していた場合には、プローブ光パルスとポンプ光パルスとは、光スプリッタ22によりN(例えば、N=8)個に分岐されたのち、遠端の反射型光フィルタ24で反射され、被測定光ファイバ100中で衝突する。
The probe light pulse and the pump light pulse incident on the measured
プローブ光とポンプ光が衝突した場合、誘導ブリルアン散乱が発生し、プローブ光は衝突点における損失、温度、歪みの情報を取得する。以下、損失について説明する。 When the probe light and the pump light collide, stimulated Brillouin scattering occurs, and the probe light acquires information on loss, temperature, and strain at the collision point. Hereinafter, the loss will be described.
(a)被測定光ファイバ100の線路損失の測定
プローブ光とポンプ光との周波数差がfBである場合、プローブ光パルスとポンプ光パルスとが衝突すると、ブリルアン回折格子が発生し、この回折格子によりポンプ光が反射されることで、プローブ光パルスは式(1)で表される増幅を受ける。
分岐光ファイバ(#i)の損失係数をαi、分岐光ファイバ(#i)を往復する場合の全損失を2Li、ブリルアン周波数シフトをf、入射プローブパワーをIprobe(0)とする。プローブ光パルスは終端の反射型光フィルタ(#i)で反射された後、入射端から距離z1の位置でポンプ光パルスと衝突する。衝突した後のプローブ光パルスが分岐光ファイバ(被試験光ファイバ100)の入射端に戻ってきたときの強度Iprobe(2Li,z1,f)は、式(2)で表される。
式(2)より、分岐光ファイバの入射端でのプローブ光の強度Iprobe(2Li,z,f)は、gB(f)とIpump(z)との関数となる。ここで、Ipump(z)は、入射ポンプパワーをIpump(0)とすると、式(3)で表される。
また、プローブ光のみを入射した場合に分岐光ファイバの入射端へ戻ってくる反射プローブ光強度Iref(2Li)は、式(4)で表される。
よって、式(2)は、式(3)及び式(4)を用いると式(5)として表される。
(b)分岐光ファイバの距離に対するブリルアン散乱光分布の測定
被測定光ファイバ100の入射端から分岐光ファイバ(#a)(1≦a≦Nの整数、ここではN=8)の終端までの長さをLaとする。プローブ光パルスは、分岐光ファイバ(#a)の終端に設置された反射型光フィルタ(#a)により反射される。ここで、分岐光ファイバの終端からの距離をl、被測定光ファイバ100の屈折率をn、真空中の光速をcとすると、反射されたプローブ光パルスはt1/2秒後にl=c/n×t1/2だけ進むので、被測定光ファイバ100の入射端からの距離をlx1とすると、その距離lx1は、
ポンプ光を被測定光ファイバ100に入射する時刻は、プローブ光を入射してからt1秒後とする。ポンプ光がt秒後に到達する被測定光ファイバ100の入射端からの距離をlx2とすると、その距離lx2は式(9)で表される。
式(7)、式(9)より、c・t1/2nの位置でプローブ光パルスとポンプ光パルスとはインタラクションする。また、インタラクションする時間は、分岐光ファイバの終端の反射型光フィルタ(#a)で反射された時間からt1/2秒後である。つまり、プローブ光パルスとポンプ光パルスとを被測定光ファイバ100に入射する時間差t1を変化させることにより、プローブ光とポンプ光がインタラクションする位置を制御できる。このため、距離に対する誘導ブリルアン散乱の特性分布を求めることができる。
From the expressions (7) and (9), the probe light pulse and the pump light pulse interact at the position of c · t 1 / 2n. Also, time for interaction is t 1/2 seconds after the time that is reflected by the reflection type optical filter at the end of the branch optical fiber (#a). That is, the position where the probe light and the pump light interact can be controlled by changing the time difference t 1 at which the probe light pulse and the pump light pulse are incident on the
(c)分岐光ファイバ(#a)で反射されたプローブ光パルスが光受信器に到達する時間の測定
被測定光ファイバ100が分岐光線路である場合、以下の要件が必要になる。
プローブ光パルスが光受信器に到達する時間をtdaとする。プローブ光パルスは、分岐光ファイバの終端の反射型光フィルタ(#a)により反射され、光受信器へ戻ってくる。そのため、到達時間は、式(10)で表される。
Let t da be the time for the probe light pulse to reach the optical receiver. The probe light pulse is reflected by the reflection type optical filter (#a) at the end of the branch optical fiber and returns to the optical receiver. Therefore, the arrival time is expressed by the equation (10).
La≠Lbのとき、光受信器に到達する時間が異なる。ここで、プローブ光パルスのパルス幅をτとすると、
上記(a)、(b)により、光線路特性解析装置は、光ファイバ個別の損失分布を測定可能である。また、(c)を行うことで、分岐光線路にも対応可能である。 By the above (a) and (b), the optical line characteristic analyzer can measure the loss distribution of each optical fiber. Further, by performing (c), it is possible to cope with a branched optical line.
また、本発明に係る光線路特性解析装置は、アナログ信号処理手段29を備えることでA/D変換器27の垂直分解能の要求を緩和することが可能である。そして、複数の測定の平均化処理を行うことで高感度とすることができる。
Further, the optical line characteristic analyzing apparatus according to the present invention can relax the requirement of the vertical resolution of the A /
なお、上記実施形態では、光線路特性解析装置がサーキュレータを備える場合を例に説明した。しかしながら、これに限定されない。分岐光線路特性解析装置は、例えば、サーキュレータの代わりにカプラを備えていても構わない。 In the above embodiment, the case where the optical line characteristic analyzing apparatus includes a circulator has been described as an example. However, it is not limited to this. For example, the branching optical line characteristic analyzing apparatus may include a coupler instead of the circulator.
なお、この発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。 Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment as it is, and can be embodied by modifying the constituent elements without departing from the scope of the invention in the implementation stage. Further, various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of constituent elements disclosed in the embodiment. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment. Furthermore, you may combine suitably the component covering different embodiment.
[付記]
以下は、本実施形態の光線路特性解析装置の特徴についてまとめたものである。
本発明の目的は、大きな損失を有する光線路において、光ファイバの損失分布・温度/歪分布を高感度に試験可能な光試験装置を提供することである。
[Appendix]
The following summarizes the characteristics of the optical line characteristic analyzing apparatus of the present embodiment.
An object of the present invention is to provide an optical test apparatus capable of testing loss distribution / temperature / strain distribution of an optical fiber with high sensitivity in an optical line having a large loss.
本実施形態の光線路特性解析装置は、BOTDAを利用しており、第1試験光パルスのみを被測定光ファイバへ入射した場合の第1戻り光のピーク強度と、所定の時間差で第1試験光パルスと第2試験光パルスの双方を被測定光ファイバへ入射した場合の第2戻り光のピーク強度とをアナログ的に保持し、第1戻り光のピーク強度に1以下の正の定数を乗算した値を第2戻り光のピーク強度から減算するアナログ演算処理を行い、得られたアナログ信号をデジタル信号に変換する。 The optical line characteristic analyzing apparatus of this embodiment uses BOTDA, and the first test is performed with a predetermined time difference from the peak intensity of the first return light when only the first test light pulse is incident on the optical fiber to be measured. The peak intensity of the second return light when both the light pulse and the second test light pulse are incident on the optical fiber to be measured is held in analog form, and a positive constant of 1 or less is set as the peak intensity of the first return light. An analog calculation process for subtracting the multiplied value from the peak intensity of the second return light is performed, and the obtained analog signal is converted into a digital signal.
以上のように、本実施形態の光線路特性解析装置は、前記プローブ光をPDによってアナログ信号に変換後、アナログ回路で所望の信号に変換した後、A/D変換器でデジタル信号に変換することで、A/D変換器の量子化雑音の影響を緩和/除去することが可能となる。したがって、本実施形態の光線路特性解析装置は、損失の大きな光線路の特性分布を高感度に測定することができる。 As described above, the optical line characteristic analyzing apparatus of the present embodiment converts the probe light into an analog signal by PD, converts it to a desired signal by an analog circuit, and then converts it to a digital signal by an A / D converter. As a result, the influence of quantization noise of the A / D converter can be reduced / removed. Therefore, the optical line characteristic analyzer of this embodiment can measure the characteristic distribution of an optical line with a large loss with high sensitivity.
11:第1試験光出力手段
12:第2試験光出力手段
13、14:光パルス化手段
15、16:入射時間制御手段
20:合波素子
21:サーキュレータ
22:光スプリッタ
23:分岐光線路
24:光反射フィルタ
26:光受信手段
27:A/D変換器
28:演算処理装置
29:アナログ信号処理手段
50:基幹光ファイバ
100:被測定光ファイバ
11: First test light output means 12: Second test light output means 13, 14: Optical
Claims (4)
プローブ光パルスとポンプ光パルスの少なくとも一方を前記被測定光ファイバの入射端に入射する試験光入射手段と、
前記被測定光ファイバの入射端に戻る戻り光を光電変換する光受信手段と、
前記光受信手段が光電変換したアナログの電気信号を用いてアナログ信号処理を行うアナログ信号処理手段と、
前記光受信手段が光電変換したアナログの電気信号もしくは前記アナログ信号処理手段が前記アナログ信号処理を行ったアナログの電気信号をデジタルの電気信号に変換するA/D変換手段と、
前記A/D変換手段が変換したデジタルの電気信号を演算して被測定光ファイバの特性を解析する演算処理手段と、
を備えており、
前記アナログ信号処理手段は、前記アナログ信号処理として、
前記被測定光ファイバの入射端に任意の光周波数差を持つプローブ光パルスとポンプ光パルスが任意の時間差で入射され、前記被測定光ファイバの入射端に戻る戻り光を前記光受信手段が光電変換して得られるブリルアン増幅を受けた前記プローブ光パルスの電圧ピークであるアナログ測定信号を前記A/D変換手段がデジタル信号へ変換する前に、
前記プローブ光パルスのみが前記被測定光ファイバに入射され、前記被測定光ファイバの遠端で反射して入射端に戻る光パルスを前記光受信手段が光電変換して得られる前記プローブ光パルスの電圧ピークであるアナログの参照信号に1未満の正の数を乗じた調整信号を算出し、前記アナログ測定信号から前記調整信号を減算する処理を行うことを特徴とする光線路特性解析装置。 An optical line characteristic analyzing apparatus for analyzing characteristics of an optical fiber to be measured by a Brillouin time domain analysis method (BOTDA: Brillouin Optical Time Domain Analysis),
Test light incident means for injecting at least one of a probe light pulse and a pump light pulse into an incident end of the measured optical fiber;
Light receiving means for photoelectrically converting return light returning to the incident end of the optical fiber to be measured;
Analog signal processing means for performing analog signal processing using an analog electrical signal photoelectrically converted by the light receiving means;
A / D conversion means for converting an analog electrical signal photoelectrically converted by the optical receiving means or an analog electrical signal subjected to the analog signal processing by the analog signal processing means into a digital electrical signal;
Arithmetic processing means for calculating the digital electrical signal converted by the A / D conversion means and analyzing the characteristics of the optical fiber to be measured;
With
The analog signal processing means, as the analog signal processing,
A probe light pulse and a pump light pulse having an arbitrary optical frequency difference are incident on the incident end of the optical fiber to be measured at an arbitrary time difference, and the optical receiving means photoelectrically returns the return light that returns to the incident end of the optical fiber to be measured. Before the A / D conversion means converts the analog measurement signal, which is the voltage peak of the probe light pulse subjected to Brillouin amplification obtained by conversion, into a digital signal,
Only the probe light pulse is incident on the optical fiber to be measured, the optical pulse reflected by the far end of the optical fiber to be measured and returned to the incident end is obtained by photoelectric conversion by the optical receiving means . An optical line characteristic analyzing apparatus characterized in that an adjustment signal obtained by multiplying an analog reference signal that is a voltage peak by a positive number less than 1 is calculated, and the adjustment signal is subtracted from the analog measurement signal.
前記試験光入射手段は、前記プローブ光パルスを、前記分岐光ファイバの遠端で反射されたいずれの戻り光も前記光分岐器で重畳しないパルス幅とし、
前記アナログ信号処理手段は、前記分岐光ファイバ毎に前記アナログ信号処理を行うことを特徴とする請求項1に記載の光線路特性解析装置。 When the optical fiber to be measured is a branched optical line branched into a plurality of branched optical fibers by an optical branching device at a stage after the incident end,
The test light incident means has the probe light pulse with a pulse width that does not superimpose any return light reflected by the far end of the branch optical fiber at the optical branch,
2. The optical line characteristic analyzing apparatus according to claim 1, wherein the analog signal processing means performs the analog signal processing for each of the branched optical fibers.
前記被測定光ファイバの入射端に任意の光周波数差を持つプローブ光パルスとポンプ光パルスを任意の時間差で入射し、前記被測定光ファイバの入射端に戻る戻り光を光電変換して得られるブリルアン増幅を受けた前記プローブ光パルスの電圧ピークであるアナログ測定信号をデジタル信号へ変換する前に、
前記プローブ光パルスのみが前記被測定光ファイバに入射され、前記被測定光ファイバの遠端で反射して入射端に戻る光パルスを光電変換して得られる前記プローブ光パルスの電圧ピークであるアナログの参照信号に1未満の正の数を乗じた調整信号を算出し、前記アナログ測定信号から前記調整信号を減算するアナログ信号処理手順を行うことを特徴とする信号処理方法。 A signal processing method for analyzing characteristics of an optical fiber to be measured by a Brillouin optical time domain analysis (BOTDA),
A probe light pulse and a pump light pulse having an arbitrary optical frequency difference are incident on the incident end of the optical fiber to be measured with an arbitrary time difference, and the return light returning to the incident end of the optical fiber to be measured is obtained by photoelectric conversion. Before converting the analog measurement signal that is the voltage peak of the probe light pulse subjected to Brillouin amplification into a digital signal,
An analog that is a voltage peak of the probe light pulse obtained by photoelectrically converting the light pulse that is incident only on the optical fiber to be measured, reflected at the far end of the optical fiber to be measured, and returned to the incident end. A signal processing method comprising: calculating an adjustment signal obtained by multiplying a reference number of 1 by a positive number less than 1 and subtracting the adjustment signal from the analog measurement signal.
前記プローブ光パルスを、前記分岐光ファイバの遠端で反射されたいずれの戻り光も前記光分岐器で重畳しないパルス幅とし、
前記分岐光ファイバ毎に前記アナログ信号処理手順を行うことを特徴とする請求項3に記載の信号処理方法。 When the optical fiber to be measured is a branched optical line branched into a plurality of branched optical fibers by an optical branching device at a stage after the incident end,
The probe light pulse has a pulse width such that any return light reflected by the far end of the branch optical fiber is not superimposed by the optical branching device,
The signal processing method according to claim 3, wherein the analog signal processing procedure is performed for each branch optical fiber.
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