JP6791218B2 - 光ファイバ特性測定装置及び光ファイバ特性測定方法 - Google Patents

光ファイバ特性測定装置及び光ファイバ特性測定方法 Download PDF

Info

Publication number
JP6791218B2
JP6791218B2 JP2018167895A JP2018167895A JP6791218B2 JP 6791218 B2 JP6791218 B2 JP 6791218B2 JP 2018167895 A JP2018167895 A JP 2018167895A JP 2018167895 A JP2018167895 A JP 2018167895A JP 6791218 B2 JP6791218 B2 JP 6791218B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
optical fiber
light
period
measured
characteristic measuring
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
Application number
JP2018167895A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2020041842A (ja
Inventor
聡 松浦
聡 松浦
芳宏 熊谷
芳宏 熊谷
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Yokogawa Electric Corp
Original Assignee
Yokogawa Electric Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Yokogawa Electric Corp filed Critical Yokogawa Electric Corp
Priority to JP2018167895A priority Critical patent/JP6791218B2/ja
Priority to PCT/JP2019/033219 priority patent/WO2020050076A1/ja
Priority to EP19856796.8A priority patent/EP3848676B1/en
Priority to CN201980057801.2A priority patent/CN112654840B/zh
Priority to US17/273,152 priority patent/US11402296B2/en
Publication of JP2020041842A publication Critical patent/JP2020041842A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6791218B2 publication Critical patent/JP6791218B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M11/00—Testing of optical apparatus; Testing structures by optical methods not otherwise provided for
    • G01M11/30—Testing of optical devices, constituted by fibre optics or optical waveguides
    • G01M11/31—Testing of optical devices, constituted by fibre optics or optical waveguides with a light emitter and a light receiver being disposed at the same side of a fibre or waveguide end-face, e.g. reflectometers
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M11/00—Testing of optical apparatus; Testing structures by optical methods not otherwise provided for
    • G01M11/30—Testing of optical devices, constituted by fibre optics or optical waveguides
    • G01M11/33—Testing of optical devices, constituted by fibre optics or optical waveguides with a light emitter being disposed at one fibre or waveguide end-face, and a light receiver at the other end-face
    • G01M11/333—Testing of optical devices, constituted by fibre optics or optical waveguides with a light emitter being disposed at one fibre or waveguide end-face, and a light receiver at the other end-face using modulated input signals
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/26—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light
    • G01D5/32—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light
    • G01D5/34—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells
    • G01D5/353—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells influencing the transmission properties of an optical fibre
    • G01D5/35338—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells influencing the transmission properties of an optical fibre using other arrangements than interferometer arrangements
    • G01D5/35354—Sensor working in reflection
    • G01D5/35358—Sensor working in reflection using backscattering to detect the measured quantity
    • G01D5/35364—Sensor working in reflection using backscattering to detect the measured quantity using inelastic backscattering to detect the measured quantity, e.g. using Brillouin or Raman backscattering
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K11/00—Measuring temperature based upon physical or chemical changes not covered by groups G01K3/00, G01K5/00, G01K7/00 or G01K9/00
    • G01K11/32—Measuring temperature based upon physical or chemical changes not covered by groups G01K3/00, G01K5/00, G01K7/00 or G01K9/00 using changes in transmittance, scattering or luminescence in optical fibres
    • G01K11/322—Measuring temperature based upon physical or chemical changes not covered by groups G01K3/00, G01K5/00, G01K7/00 or G01K9/00 using changes in transmittance, scattering or luminescence in optical fibres using Brillouin scattering
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M11/00—Testing of optical apparatus; Testing structures by optical methods not otherwise provided for
    • G01M11/30—Testing of optical devices, constituted by fibre optics or optical waveguides
    • G01M11/33—Testing of optical devices, constituted by fibre optics or optical waveguides with a light emitter being disposed at one fibre or waveguide end-face, and a light receiver at the other end-face
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L1/00—Measuring force or stress, in general
    • G01L1/24—Measuring force or stress, in general by measuring variations of optical properties of material when it is stressed, e.g. by photoelastic stress analysis using infrared, visible light, ultraviolet
    • G01L1/242—Measuring force or stress, in general by measuring variations of optical properties of material when it is stressed, e.g. by photoelastic stress analysis using infrared, visible light, ultraviolet the material being an optical fibre

Description

本発明は、光ファイバ特性測定装置及び光ファイバ特性測定方法に関する。
光ファイバ特性測定装置は、連続光又はパルス光を被測定光ファイバに入射させ、被測定光ファイバ内において生ずる散乱光又は反射光を受光して被測定光ファイバの長さ方向における温度分布、歪み分布、その他の特性を測定する装置である。この光ファイバ特性測定装置では、受光される散乱光又は反射光が被測定光ファイバに影響を及ぼす物理量（例えば、温度や歪み）に応じて変化するため、被測定光ファイバそのものがセンサとして用いられる。
このような光ファイバ特性測定装置の１つに、ＢＯＣＤＡ（Brillouin Optical Correlation Domain Analysis）方式のものがある。このＢＯＣＤＡ方式の光ファイバ特性測定装置は、周波数変調された連続光（ポンプ光及びプローブ光）を被測定光ファイバの両端からそれぞれ入射させ、ポンプ光及びプローブ光の変調位相が一致する位置（相関ピークが現れる位置）において、プローブ光が誘導ブリルアン散乱（ＳＢＳ：Stimulated Brillouin Scattering）により増幅される性質を利用して被測定光ファイバの特性を測定するものである。
ＢＯＣＤＡ方式の光ファイバ特性測定装置では、被測定光ファイバ内に相関ピークが１つのみ存在するように、ポンプ光及びプローブ光の変調周波数や遅延量が調整される。そして、ＢＯＣＤＡ方式の光ファイバ特性測定装置では、ポンプ光及びプローブ光の変調周波数を操作して被測定光ファイバ内における相関ピークの位置を移動させ、各位置で増幅されたプローブ光（以下、誘導ブリルアン散乱光という）を受光することで、被測定光ファイバの長さ方向における特性を測定している。
ここで、ＢＯＣＤＡ方式の光ファイバ特性測定装置において、被測定光ファイバの長さが長くなると、ポンプ光及びプローブ光の変調周波数や遅延量を調整しても被測定光ファイバ内に複数の相関ピークが現れる場合がある。このような場合には、複数の相関ピークのうちの１つを選択し、選択した相関ピークが現れる位置における誘導ブリルアン散乱光のみが抽出され、他の相関ピークが現れる位置における誘導ブリルアン散乱光が抽出されないようにする必要がある。このような相関ピークを選択する手法のひとつとして、時間ゲート法と呼ばれる手法がある。
以下の特許文献１，２には、時間ゲート法を用いる従来のＢＯＣＤＡ方式の光ファイバ特性測定装置が開示されている。この光ファイバ特性測定装置では、周波数変調された連続光（プローブ光）及びパルス光（ポンプ光）を被測定光ファイバの一端及び他端からそれぞれ入射させて、被測定光ファイバ内に現れる複数の相関ピークの各々の位置における誘導ブリルアン散乱光を異なるタイミングで発生させるようにしている。そして、誘導ブリルアン散乱光を受光するタイミングを調整することで、選択した相関ピークが現れる位置における誘導ブリルアン散乱光のみが抽出されるようにしている。
また、以下の特許文献２に開示された光ファイバ特性測定装置は、被測定光ファイバから射出される光の検出信号を、所定の周期を有する同期信号を用いて同期検波することで、測定精度の悪化や安定性・再現性の悪化を招くことなく、空間分解能の向上及びコストの低減を図るようにしている。具体的には、（「ポンプ光が被測定光ファイバを往復するのに要する時間ｔｒｔ」＋「ポンプ光の幅（時間幅）ｔｐｗ」）×２の時間を周期とする同期信号を用いて同期検波するようにしている。
特許第３６０７９３０号公報 特許第５６５４８９１号公報
ところで、上述した特許文献２に開示された光ファイバ特性測定装置では、所定の周期（（「ポンプ光が被測定光ファイバを往復するのに要する時間ｔｒｔ」＋「ポンプ光の時間幅ｔｐｗ」）×２の時間）を有する同期信号を用いて同期検波を行っている。このため、従来の光ファイバ特性測定装置では、１つのポンプ光を被測定光ファイバに入射させてから、上記の所定の周期が経過した後でなければ、次のポンプ光を被測定光ファイバに入射させることができない。このため、従来の光ファイバ特性測定装置では、被測定光ファイバの長さ方向の特性を広範囲に亘って測定しようとすると、測定に要する時間が大幅に長くなるという問題があった。
また、ポンプ光が被測定光ファイバを往復するのに要する時間ｔｒｔは、被測定光ファイバの長さが長くなるにつれて長くなる。ここで、ポンプ光の時間幅ｔｐｗが、ポンプ光が被測定光ファイバを往復するのに要する時間ｔｒｔに比べて小さくなると、誘導ブリルアン散乱光の測定値が小さくなる。すると、誘導ブリルアン散乱光の測定値と雑音との比であるＳ／Ｎ比（信号対雑音比）が低下してしまい、測定精度が悪化するという問題もある。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、従来よりも被測定光ファイバの特性の測定に要する時間を短縮することができ、且つ測定精度を向上させることができる光ファイバ特性測定装置及び光ファイバ特性測定方法を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明の一態様による光ファイバ特性測定装置は、周波数変調されたレーザ光を出力する光源部（１１）と、前記光源部から出力されたレーザ光を連続光（Ｌ１）及びパルス光（Ｌ２）として被測定光ファイバ（ＦＵＴ）の一端及び他端からそれぞれ入射させる入射部（１２、１３、１４、１５）と、前記被測定光ファイバから射出される光を検出して検出信号（Ｄ１）を出力する光検出部（１６）と、前記連続光及び前記パルス光に基づく散乱光が前記被測定光ファイバから射出され得る第１期間（Ｔ１）と、前記第１期間よりも短い期間であって前記散乱光が前記被測定光ファイバから射出され得ない第２期間（Ｔ２）との各々の期間において、所定の時間だけ前記検出信号を積分して得られる積分値に基づいて前記散乱光を検波する検波部（１７、１８ａ）と、を備える。
また、本発明の一態様による光ファイバ特性測定装置は、前記検波部が、前記所定の時間を単位として前記検出信号の切り出しを行うタイミング調整器（１７ａ）と、前記所定の時間の間、前記タイミング調整器で切り出しが行われた前記検出信号の積分を行う積分器（１７ｃ）と、を備える。
また、本発明の一態様による光ファイバ特性測定装置は、前記検波部が、前記積分器の積分値に対して予め定められた演算を行って前記散乱光を求める演算部（１８ａ）を備える。
また、本発明の一態様による光ファイバ特性測定装置は、前記検波部が、前記第１期間及び前記第２期間の何れか一方の期間において、前記タイミング調整器で切り出された前記検出信号の極性を反転する極性反転部（１７ｂ）を備えており、前記演算部が、前記第１期間で得られた積分値と前記第２期間で得られた積分値とを加算して前記散乱光を求める。
また、本発明の一態様による光ファイバ特性測定装置は、前記タイミング調整器が、前記第１期間において、複数の異なる時点から前記所定の時間を単位として前記検出信号の切り出しを行い、前記積分器が、前記タイミング調整器で切り出しが行われた前記検出信号の各々についての積分を個別に行う。
また、本発明の一態様による光ファイバ特性測定装置は、前記第１期間が、前記パルス光が前記被測定光ファイバに入射されてから、前記パルス光が前記被測定光ファイバを往復するのに要する時間（ｔｒｔ）に前記パルス光の時間幅（ｔｐｗ）を加えた時間が経過するまでの間の期間である。
また、本発明の一態様による光ファイバ特性測定装置は、前記第２期間が、前記第１期間の経過時点から、前記パルス光の時間幅が経過するまでの間の期間である。
また、本発明の一態様による光ファイバ特性測定装置は、前記所定の時間が、前記パルス光の時間幅である。
また、本発明の一態様による光ファイバ特性測定装置は、前記入射部が、前記連続光及び前記パルス光の何れか一方の光周波数をシフトさせるシフト部（１３）を備え、前記散乱光が、誘導ブリルアン散乱光である。
また、本発明の一態様による光ファイバ特性測定方法は、周波数変調されたレーザ光を連続光（Ｌ１）及びパルス光（Ｌ２）として被測定光ファイバ（ＦＵＴ）の一端及び他端からそれぞれ入射させるステップ（Ｓ１２、Ｓ１３）と、前記被測定光ファイバから射出される光を検出して検出信号（Ｄ１）を出力するステップ（Ｓ１４）と、前記連続光及び前記パルス光に基づく散乱光が前記被測定光ファイバから射出され得る第１期間（Ｔ１）において、所定の時間だけ前記検出信号を積分して第１積分値を求めるステップ（Ｓ１５）と、前記第１期間よりも短い期間であって前記散乱光が前記被測定光ファイバから射出され得ない第２期間（Ｔ２）において、所定の時間だけ前記検出信号を積分して第２積分値を求めるステップ（Ｓ１６）と、前記第１積分値及び前記第２積分値に基づいて、前記散乱光を検波するステップ（Ｓ１７）と、を有する。
本発明によれば、従来よりも被測定光ファイバの特性の測定に要する時間を短縮することができ、且つ測定精度を向上させることができる、という効果が得られる
本発明の第１実施形態による光ファイバ特性測定装置の要部構成を示すブロック図である。 本発明の第１実施形態による光ファイバ特性測定装置の動作例を示すフローチャートである。 ポンプ光の進行に伴って光ファイバ内に相関ピークが現れる様子を示す図である。 本発明の第１実施形態において、検波装置で行われる処理を説明するための図である。 本発明の第２実施形態において、検波装置で行われる処理を説明するための図である。 本発明の第３実施形態による光ファイバ特性測定装置の要部構成を示すブロック図である。
以下、図面を参照して本発明の実施形態による光ファイバ特性測定装置及び光ファイバ特性測定方法について詳細に説明する。
〔第１実施形態〕
〈光ファイバ特性測定装置の構成〉
図１は、本発明の第１実施形態による光ファイバ特性測定装置の要部構成を示すブロック図である。図１に示す通り、本実施形態の光ファイバ特性測定装置１は、光源部１１、光分岐器１２（入射部）、光変調器１３（入射部、シフト部）、パルス変調器１４（入射部）、方向性結合器１５（入射部）、光検出器１６（光検出部）、検波装置１７（検波部）、及び制御装置１８を備えており、被測定光ファイバＦＵＴの長さ方向における特性（例えば、温度分布や歪み分布等）を測定する。
本実施形態の光ファイバ特性測定装置１は、被測定光ファイバＦＵＴの一端からプローブ光Ｌ１（連続光）を入射させるとともに、被測定光ファイバＦＵＴの他端からポンプ光Ｌ２（パルス光）を入射させて得られる散乱光に基づいて被測定光ファイバＦＵＴの特性を測定する、所謂ＢＯＣＤＡ方式の光ファイバ特性測定装置である。尚、上記のポンプ光Ｌ２は、周波数変調が与えられた連続光としてのレーザ光をパルス化したものである。また、上記の散乱光は、被測定光ファイバＦＵＴ内における誘導ブリルアン散乱現象の影響を受けた散乱光（誘導ブリルアン散乱光）である。
光源部１１は、半導体レーザ１１ａ及び信号発生器１１ｂを備えており、制御装置１８の制御の下で、所定の変調周波数ｆｍで周波数変調されたレーザ光を射出する。ここで、半導体レーザ１１ａは、例えば、小型であり、且つ、スペクトル幅の狭いレーザ光を射出するＭＱＷ・ＤＦＢ・ＬＤ（Multi-Quantum Well・Distributed Feed-Back・Laser Diode）等を用いることができる。信号発生器１１ｂは、制御装置１８によって制御され、半導体レーザ１１ａから射出されるレーザ光を変調周波数ｆｍで周波数変調する正弦波信号（変調信号）を半導体レーザ１１ａに出力する。光分岐器１２は、光源部１１から射出されたレーザ光を、例えば１対１の強度比で２分岐する。
光変調器１３は、マイクロ波発生器１３ａとＳＳＢ（Single Side Band：単側波帯）光変調器１３ｂとを備えており、制御装置１８の制御の下で、光分岐器１２で分岐された一方のレーザ光を変調して（光周波数シフトさせて）、レーザ光の中心周波数に対する側波帯（単側波帯）を発生させる。尚、本実施形態では、低周波側の単側帯波が光変調器１３から出力されるとする。
マイクロ波発生器１３ａは、制御装置１８によって制御され、光分岐器１２で分岐された一方のレーザ光に与える周波数シフト分の周波数を有するマイクロ波を出力する。尚、マイクロ波発生器１３ａから出力されるマイクロ波の周波数は、制御装置１８の制御によって可変である。ＳＳＢ光変調器１３ｂは、入力光の中心周波数に対してマイクロ波発生器１３ａから出力されるマイクロ波の周波数に等しい周波数差を有する単側帯波を発生させる。光変調器１３で変調された光は、プローブ光Ｌ１（連続光）として被測定光ファイバＦＵＴの一端から被測定光ファイバＦＵＴ内に入射する。
パルス変調器１４は、信号発生器１４ａと光強度変調器１４ｂとを備えており、制御装置１８の制御の下で、光分岐器１２で分岐された他方のレーザ光をパルス化してパルス光を生成する。信号発生器１４ａは、制御装置１８によって制御され、レーザ光をパルス化するタイミングを規定するタイミング信号を出力する。光強度変調器１４ｂは、例えばＥＯ（Electro-Optic：電気光学）スイッチであり、信号発生器１４ａから出力されるタイミング信号で規定されるタイミングで光分岐器１２からのレーザ光をパルス化する。
ここで、パルス変調器１４は、例えば以下の（１）式で示される周期Ｔで、以下の（２）式で示されるパルス幅ｔｐｗを有するパルス光を生成する。但し、以下の（１），（２）式中のＬは被測定光ファイバＦＵＴの長さ（一端から他端までの長さ）であり、ｎは被測定光ファイバＦＵＴの屈折率であり、ｃは光速であり、ｄｍは被測定光ファイバＦＵＴ中で形成される相関ピークの間隔であり、ｆｍは光源部１１から射出されるレーザ光の変調周波数である。
Ｔ≧Ｔ１＋Ｔ２＝（２×Ｌ）／（ｃ／ｎ）＋２×ｔｐｗ …（１）
ｔｐｗ＝（２×ｄｍ）／（ｃ／ｎ）＝１／ｆｍ …（２）
つまり、上記（１）式から、パルス変調器１４がパルス光を生成する周期Ｔは、少なくとも、パルス光が被測定光ファイバＦＵＴの一端と他端との間を往復するのに要する時間ｔｒｔにパルス光の時間幅ｔｐｗを加えた時間（期間Ｔ１）に、パルス光の時間幅ｔｐｗ（期間Ｔ２）を加えた時間に設定されている。
方向性結合器１５は、パルス変調器１４から出力されるパルス化されたレーザ光をポンプ光Ｌ２（パルス光）として被測定光ファイバＦＵＴの他端から被測定光ファイバＦＵＴ内に入射させるとともに、被測定光ファイバＦＵＴを伝播して被測定光ファイバＦＵＴの他端から射出されたプローブ光Ｌ１を含む光（検出光Ｌ１１）を光検出器１６に向けて射出する。尚、検出光Ｌ１１の強度は、被測定光ファイバＦＵＴ内で生ずる誘導ブリルアン散乱現象による影響を受けたものとなる。
光検出器１６は、例えばアバランシェ・フォト・ダイオード等の高感度の受光素子を備えており、上記の検出光Ｌ１１（被測定光ファイバＦＵＴの他端から射出されて方向性結合器１５を介した光）を検出（受光）して検出信号Ｄ１を出力する。尚、図１においては、図示を簡略化しているが、光検出器１６は、上記の受光素子に加えて光波長フィルタを備えており、検出光Ｌ１１からプローブ光Ｌ１に関する低周波側の側波帯のみを選択してそのパワーを検出する。尚、本実施形態ではＳＳＢ光変調器１３ｂを用いているため、上記の光波長フィルタを省略することもできる。但し、光波長フィルタを設けることでコスト高にはなるが不要な周波数成分を抑圧できるため、測定精度をより向上させることができる。
検波装置１７は、タイミング調整器１７ａ、増幅器１７ｂ（極性反転部）、及び積分器１７ｃを備えており、制御装置１８の制御の下で、光検出器１６から出力される検出信号Ｄ１の検波を行う。具体的に、検波装置１７は、プローブ光Ｌ１及びポンプ光Ｌ２に基づく散乱光（誘導ブリルアン散乱光）が被測定光ファイバＦＵＴから射出され得る期間Ｔ１（第１期間）と、期間Ｔ１よりも短い期間であって誘導ブリルアン散乱光が被測定光ファイバＦＵＴから射出され得ない期間Ｔ２（第２期間）との各々の期間において、所定の時間だけ検出信号Ｄ１を積分して積分値をそれぞれ求める。このような積分値を求めるのは、従来よりも被測定光ファイバＦＵＴの特性の測定に要する時間を短縮しつつ、測定精度を向上させるためである。
ここで、上記の期間Ｔ１は、ポンプ光Ｌ２が被測定光ファイバＦＵＴに入射されてから、ポンプ光Ｌ２が被測定光ファイバＦＵＴを往復するのに要する時間ｔｒｔにポンプ光Ｌ２の時間幅（パルス幅ｔｐｗ）を加えた時間が経過するまでの間の期間である。また、上記の期間Ｔ２は、例えば、上記の期間Ｔ１の経過時点から、ポンプ光Ｌ２の時間幅に積分器１７ｃをリセットするのに要する時間を加えた時間が経過するまでの間の期間である。尚、積分器１７ｃをリセットするのに要する時間がポンプ光Ｌ２の時間幅よりも十分に短ければ、積分器１７ｃをリセットするのに要する時間は、無視することが可能である。また、検出信号Ｄ１を積分する所定の時間は、例えばポンプ光Ｌ２の時間幅に相当する時間である。以下、検出信号Ｄ１を積分する所定の時間を「単位積分時間」という。
タイミング調整器１７ａは、例えばオン状態（検出信号Ｄ１を通過させる状態）とオフ状態（検出信号Ｄ１を遮断する状態）との切り替えを高速に行うことができる電気スイッチ（高速アナログスイッチ）で実現される。このタイミング調整器１７ａは、制御装置１８によって、オン状態及びオフ状態が制御され、所定の時間（例えば、上記の単位積分時間）を単位として検出信号Ｄ１の切り出しを行う。ここで、切り出しとは、時間的に連続する信号から必要な部分を抽出することを意味する。例えば、タイミング調整器１７ａは、上記の期間Ｔ１では、制御装置１８によって指定された時点から上記の単位積分時間が経過するまでオン状態にされ、上記の期間Ｔ２では、開始時点から終了時点までの間（ポンプ光Ｌ２の時間幅の間）オン状態にされる。
ここで、タイミング調整器１７ａは、数ｎｓｅｃ程度の時間間隔で検出信号Ｄ１を切り出すことが可能であり、低損失（例えば、１ｄＢ以下）であるものが望ましい。数ｎｓｅｃ程度の時間間隔での検出信号の切り出しが可能であれば、パルス光の時間幅ｔｐｗ（例えば、１００ｎｓ）を劣化させずに通すことができ、低損失であればＳ／Ｎ比が大幅に低下することがないため測定精度を向上させることができる。また、タイミング調整器１７ａとして電気スイッチを用いることにより、小型化及びコスト低減が可能であり、且つ、光スイッチのような偏波依存性を有しないため安定性や再現性の悪化を招くことがなく、更には−４０〜＋８０℃程度の広い温度範囲での測定が可能になる。
増幅器１７ｂは、制御装置１８の制御の下で、タイミング調整器１７ａを通過した検出信号Ｄ２（タイミング調整器１７ａで切り出しが行われた検出信号）を増幅する。例えば、制御装置１８から出力される制御信号ＳＹ（図４参照）に基づいて、上記の期間Ｔ１で切り出しが行われた検出信号Ｄ２を利得「１」で増幅し（極性を反転せずにそのまま出力し）、上記の期間Ｔ２で切り出しが行われた検出信号Ｄ２を利得「−１」で増幅する（極性を反転して出力する）。尚、期間Ｔ１，Ｔ２で切り出しが行われた検出信号Ｄ２に対する上記の利得の極性は反対であっても良く、また利得の絶対値は「１」以外であっても良い。
積分器１７ｃは、制御装置１８の制御の下で、増幅器１７ｂから出力される出力信号Ｓ１（タイミング調整器１７ａで切り出しが行われ、増幅器１７ｂで増幅された信号）の積分を行う。例えば、積分器１７ｃは、上記の期間Ｔ１では、制御装置１８によって指定された時点から上記の単位積分時間が経過するまで出力信号Ｓ１の積分を行い、上記の期間Ｔ２では、開始時点から終了時点までの間（ポンプ光Ｌ２の時間幅の間）出力信号Ｓ１の積分を行う。尚、積分器１７ｃは、制御装置１８の制御によってリセット可能である。尚、積分器１７ｃの積分結果は、不図示のＡ／Ｄ（アナログ／ディジタル）変換器でディジタル信号に変換されて制御装置１８に出力される。
制御装置１８は、光ファイバ特性測定装置１の動作を統括して制御する。例えば、制御装置１８は、光源部１１に設けられた信号発生器１１ｂを制御して、光源部１１から出力される連続光の変調周波数ｆｍを変更させる。また、制御装置１８は、光変調器１３に設けられたマイクロ波発生器１３ａを制御し、プローブ光Ｌ１の側波帯（単側波帯）の周波数を変更させる。また、制御装置１８は、パルス変調器１４に設けられた信号発生器１４ａを制御し、光分岐器１２で分岐されたレーザ光をパルス化するタイミングを制御する。また、制御装置１８は、検波装置１７に設けられたタイミング調整器１７ａ、増幅器１７ｂ、及び積分器１７ｃを制御し、検出信号Ｄ１の切り出し、検出信号Ｄ２の極性、及び出力信号Ｓ１の積分を制御する。
また、制御装置１８は、演算部１８ａ（検波部）を備える。演算部１８ａは、検波装置１７から出力される測定値Ｖ１（積分器１７ｃから出力される積分値）に対して、予め定められた演算を行って誘導ブリルアン散乱光を検波する。例えば、期間Ｔ１で得られた測定値Ｖ１と、期間Ｔ２で得られた測定値Ｖ２とを加算して誘導ブリルアン散乱光を求める。尚、制御装置１８の演算部１８ａは、検波装置１７に設けられていても良い。
〈光ファイバ特性測定装置の動作〉
図２は、本発明の第１実施形態による光ファイバ特性測定装置の動作例を示すフローチャートである。尚、図２に示すフローチャートは、例えば光ファイバ特性測定装置１に対して測定開始の指示がなされることによって開始され、被測定光ファイバＦＵＴの特性を長さ方向に亘って測定する場合には一定の周期で繰り返される。図２に示すフローチャートの処理が繰り返される場合には、例えば前述した（１）式で示される周期Ｔで繰り返される。
光ファイバ特性測定装置１に対して測定開始の指示がなされて、図２に示すフローチャートの処理が開始されると、まず光ファイバ特性測定装置１の制御装置１８において、変調周波数を設定する処理が行われる（ステップＳ１１）。ここでは、予め設定された初期値が変調周波数ｆｍとして設定されるものとする。変調周波数ｆｍの設定が行われると、光源部１１に設けられた信号発生器１１ｂが制御装置１８によって制御され、信号発生器１１ｂから正弦波信号（変調信号）が出力される。このような正弦波信号が半導体レーザ１１ａに入力されると、半導体レーザ１１ａからは変調周波数ｆｍで周波数変調された連続光としてのレーザ光が射出される。
半導体レーザ１１ａから射出されたレーザ光は、光分岐器１２に入射して２分岐される。光分岐器１２で分岐された一方のレーザ光は、光変調器１３へ入射してＳＳＢ光変調器１３ｂで変調される。これにより、レーザ光の中心周波数に対する側波帯（単側波帯）が発生する。光変調器１３で変調された光は、プローブ光Ｌ１として被測定光ファイバＦＵＴの一端から被測定光ファイバＦＵＴ内に入射する（ステップＳ１２）。
これに対し、光分岐器１２で分岐された他方のレーザ光は、パルス変調器１４に入射して光強度変調器１４ｂで強度変調されることによりパルス化される。具体的には、前述した（２）式に示したパルス幅ｔｐｗを有するパルス光が生成される。このパルス光は、方向性結合器１５を介してポンプ光Ｌ２として被測定光ファイバＦＵＴの他端から被測定光ファイバＦＵＴ内に入射する（ステップＳ１３）。尚、図２では、理解を容易にするために、ステップＳ１２の後にステップＳ１３を図示しているが、これらステップＳ１２，Ｓ１３の処理は並列して行われる。
変調周波数ｆｍで周波数変調された連続光としてのプローブ光Ｌ１とパルス光としてのポンプ光Ｌ２とが被測定光ファイバＦＵＴ内に入射すると、図３に示す通り、ポンプ光Ｌ２が被測定光ファイバＦＵＴ内を伝播するに伴って、被測定光ファイバＦＵＴ中の異なる位置に相関ピークＰ０〜Ｐ４が現れる。図３は、ポンプ光の進行に伴って光ファイバ内に相関ピークが現れる様子を示す図である。
尚、図３においては、図示の複雑化を避けるため５つの相関ピークＰ０〜Ｐ４のみを図示している。また、図３に示す例では、ポンプ光Ｌ２が相関ピークＰ２付近を通過している様子を示している。図３において、破線で示した相関ピークＰ０，Ｐ１は過去に現れた相関ピークであり、相関ピークＰ３，Ｐ４はポンプ光Ｌ２の進行に伴ってこれから現れる相関ピークである。
尚、相関ピークの間隔ｄｍは、以下の（３）式で表される。
ｄｍ＝（ｃ／ｎ）／（２×ｆｍ） …（３）
つまり、光源部１１における変調周波数ｆｍを変えれば、相関ピークの間隔ｄｍを変化させることができ、相関ピークＰ１〜Ｐｎが現れる位置を移動させることができる。但し、プローブ光Ｌ１とポンプ光Ｌ２との光路差が０となる位置に現れる０次の相関ピークＰ０は変調周波数ｆｍを変化させても移動させることができない。このため、図３に示す通り、０次の相関ピークＰ０が現れる位置は被測定光ファイバＦＵＴの外部になるように設定されている。
各相関ピークＰ１〜Ｐ４の位置において、プローブ光Ｌ１は、ポンプ光Ｌ２によって誘導ブリルアン増幅による利得（ゲイン）を得る。相関ピークの位置で、ポンプ光Ｌ２とプローブ光Ｌ１との周波数差を変化させると、ブリルアン周波数シフトνＢを中心周波数とするローレンツ関数の形状をしたブリルアン・ゲイン・スペクトル（ＢＧＳ）と呼ばれるスペクトルが得られる。このブリルアン周波数シフトνＢは、被測定光ファイバＦＵＴの材質、温度、歪み等に依存して変化し、特に歪みと温度に対して線形的に変化することが知られている。このため、ブリルアン・ゲイン・スペクトルのピーク周波数を検出することで、被測定光ファイバＦＵＴの歪み量或いは温度を求めることができる。
被測定光ファイバＦＵＴを介したプローブ光Ｌ１及び被測定光ファイバＦＵＴ内で発生した誘導ブリルアン散乱光は、被測定光ファイバＦＵＴの他端から射出された後に方向性結合器１５を介して検出光Ｌ１１として光検出器１６に入射する。そして、光検出器１６が備える不図示の光波長フィルタで低周波側の側波帯の光が選択されてその強度が検出され、その検出結果を示す検出信号Ｄ１が光検出器１６から出力される（ステップＳ１４）。光検出器１６から出力された検出信号Ｄ１は検波装置１７に入力される。
図４は、本発明の第１実施形態において、検波装置で行われる処理を説明するための図である。尚、以下では説明を簡単にするため、ポンプ光Ｌ２が被測定光ファイバＦＵＴの他端に入射される周期Ｔは、前述した（１）式において、等号が成り立つ周期に設定されているものとする。つまり、周期Ｔは、ポンプ光Ｌ２が被測定光ファイバＦＵＴの一端と他端との間を往復するのに要する時間ｔｒｔにパルス光の時間幅ｔｐｗを加えた時間（期間Ｔ１）に、パルス光の時間幅ｔｐｗ（期間Ｔ２）を加えた時間に設定されているものとする。ここで、期間Ｔ１は、プローブ光Ｌ１及びポンプ光Ｌ２に基づく散乱光（誘導ブリルアン散乱光）が被測定光ファイバＦＵＴから射出され得る期間であり、期間Ｔ２は、期間Ｔ１よりも短い期間であって誘導ブリルアン散乱光が被測定光ファイバＦＵＴから射出され得ない期間である。
期間Ｔ１においては、被測定光ファイバＦＵＴを介したプローブ光Ｌ１と被測定光ファイバＦＵＴ内で発生した誘導ブリルアン散乱光とが含まれる検出光Ｌ１１が光検出器１６に入射する。このため、図４に示す通り、光検出器１６からは誘導ブリルアン散乱光の影響を受けた検出信号Ｄ１が出力される。尚、図４においては、誘導ブリルアン散乱光の影響を受けた部分を黒帯で表現しており、符号Ｐ１〜Ｐ４を付した部分は、図３中の相関ピークＰ１〜Ｐ４の位置で発生した誘導ブリルアン散乱光の影響を受けた部分であることをそれぞれ示している。
これに対し、期間Ｔ２においては、被測定光ファイバＦＵＴを介したプローブ光Ｌ１は含まれるが誘導ブリルアン散乱光が含まれない検出光Ｌ１１が光検出器１６に入射する。このため、図４に示す通り、光検出器１６からは誘導ブリルアン散乱光の影響を受けていない（黒帯が付されていない）検出信号Ｄ１が出力される。
検出信号Ｄ１が検波装置１７に入力されると、まず、期間Ｔ１における検出信号を所定時間積分して積分値（第１積分値）を算出する処理が行われる（ステップＳ１５）。例えば、被測定光ファイバＦＵＴに対する測定点が、図３に示す相関ピークＰ２の位置に設定されているとする。すると、制御装置１８の制御によって、図４に示す通り、光検出器１６から出力される検出信号Ｄ１のうち、相関ピークＰ２の位置及びその近傍で発生した誘導ブリルアン散乱光の影響を受けた部分を通過させるようにタイミング調整器１７ａのオン状態・オフ状態が切り替えられる。これにより、タイミング調整器１７ａからは、図４に示す、単位積分時間を単位として切り出された検出信号Ｄ２が出力される。
タイミング調整器１７ａから出力された検出信号Ｄ２は、増幅器１７ｂで増幅されて出力信号Ｓ１として出力される。例えば、検出信号Ｄ２は、図４に示す制御信号ＳＹに基づいて利得ａ１（例えば、利得「１」）で増幅され、出力信号Ｓ１として出力される。増幅器１７ｂから出力された出力信号Ｓ１は、積分器１７ｃによって積分される。例えば、出力信号Ｓ１は、その立ち上がり時点から立ち下がり時点まで（その立ち上がり時点から単位積分時間が経過するまで）積分される。積分器１７ｃの積分結果は、測定値Ｖ１として制御装置１８に出力される。尚、積分器１７ｃの積分結果が制御装置１８に出力されると、制御装置１８の制御によって積分器１７ｃはリセットされる。
次に、期間Ｔ２における検出信号を所定時間積分して積分値（第２積分値）を算出する処理が行われる（ステップＳ１６）。例えば、制御装置１８の制御によって、図４に示す通り、上記の期間Ｔ１の経過時点からポンプ光Ｌ２の時間幅が経過するまでの間、タイミング調整器１７ａがオン状態とされる。これにより、タイミング調整器１７ａからは、図４に示す、単位積分時間を単位として切り出された検出信号Ｄ２が出力される。但し、ここで切り出された検出信号Ｄ２は、誘導ブリルアン散乱光の影響を受けていない（黒帯が付されていない）ものである点に注意されたい。
タイミング調整器１７ａから出力された検出信号Ｄ２は、増幅器１７ｂで増幅されて出力信号Ｓ１として出力される。例えば、検出信号Ｄ２は、図４に示す制御信号ＳＹに基づいて利得ａ２（例えば、利得「−１」）で増幅され、出力信号Ｓ１として出力される。増幅器１７ｂから出力された出力信号Ｓ１は、積分器１７ｃによって積分される。例えば、出力信号Ｓ１は、その立ち上がり時点から立ち下がり時点まで（その立ち上がり時点から単位積分時間が経過するまで）積分される。積分器１７ｃの積分結果は、測定値Ｖ１として制御装置１８に出力される。尚、積分器１７ｃの積分結果が制御装置１８に出力されると、制御装置１８の制御によって積分器１７ｃはリセットされる。
以上の処理が終了すると、ステップＳ１５で求められた積分値（第１積分値）とステップＳ１６で求められた積分値（第２積分値）とに基づいて、誘導ブリルアン散乱光を検波する処理が、制御装置１８の演算部１８ａで行われる（ステップＳ１７）。例えば、ステップＳ１５で求められた積分値（ｖ１１）と、ステップＳ１６で求められた積分値（ｖ１２）とを加算する処理が演算部１８ａで行われる。このような処理が行われることで、期間Ｔ１においてプローブ光Ｌ１のみを検出して得られた検出信号に相当する信号ｄ１１を積分して得られた値と、期間Ｔ２においてプローブ光Ｌ１のみを検出して得られた検出信号に相当する信号ｄ１２を積分して得られた値とが相殺されることとなる。これら信号ｄ１１，ｄ１２を積分して得られた値が相殺されることで、演算部１８ａで求められる値は、誘導ブリルアン散乱光のレベルを示すものとなる。
制御装置１８の制御の下で、マイクロ波発生器１３ａから出力されるマイクロ波の周波数を掃引しながら以上の処理を繰り返すことで、相関ピークＰ２の位置でのブリルアン・ゲイン・スペクトルが求められる。そして、ブリルアン・ゲイン・スペクトルのピーク周波数を検出することで、相関ピークＰ２の位置での被測定光ファイバＦＵＴの特性（例えば、歪み量）等が求められる。また、変調周波数ｆｍとタイミング調整器１７ａの切り出しタイミング及び積分器１７ｃによる積分範囲を変更することによって被測定光ファイバＦＵＴ内に設定する測定点の位置を変えつつ、以上説明した動作を繰り返すことにより、被測定光ファイバＦＵＴの長さ方向における特性を測定することができる。
以上説明した通り、本実施形態では、周波数変調された連続光としてのプローブ光Ｌ１とパルス光としてのポンプ光Ｌ２とを被測定光ファイバＦＵＴの一端及び他端からそれぞれ入射させ、被測定光ファイバＦＵＴから射出される光を検出して検出信号を出力するようにしている。そして、プローブ光Ｌ１及びポンプ光Ｌ２に基づく誘導ブリルアン散乱光が被測定光ファイバＦＵＴから射出され得る期間Ｔ１において、所定の時間だけ検出信号を積分して得られた第１積分値と、期間Ｔ１よりも短い期間であって誘導ブリルアン散乱光が被測定光ファイバＦＵＴから射出され得ない期間Ｔ２において、所定の時間だけ前記検出信号を積分して第２積分値とに基づいて、誘導ブリルアン散乱光を検波するようにしている。
これにより、従来よりも被測定光ファイバの特性の測定に要する時間を短縮することができ、且つ測定精度を向上させることができる。具体的に、従来は、１点の測定点の測定を行うために、（「ポンプ光Ｌ２が被測定光ファイバＦＵＴを往復するのに要する時間ｔｒｔ」＋「ポンプ光Ｌ２の幅（時間幅）ｔｐｗ」）×２の時間が必要であった。これに対し、本実施形態では、「ポンプ光Ｌ２が被測定光ファイバＦＵＴを往復するのに要する時間ｔｒｔ」＋（「ポンプ光Ｌ２の幅（時間幅）ｔｐｗ」）×２の時間で、１点の測定点の測定を行うことができる。
尚、１点の測定点の測定を行うために、従来必要であった時間ｔ０と、本実施形態で必要な時間ｔ１とを、数式で表すと以下の通りである。
ｔ０＝（ｔｒｔ＋ｔｐｗ」）×２
ｔ１＝ｔｒｔ＋ｔｐｗ×２
〔第２実施形態〕
本実施形態の光ファイバ特性測定装置は、図１に示す光ファイバ特性測定装置１とほぼ同じ構成である。また、本実施形態の光ファイバ特性測定装置の動作は、図１に示す光ファイバ特性測定装置１の動作と概ね同様であり、基本的には図２に示すフローチャートに従って行われる。但し、本実施形態の光ファイバ特性装置と図１に示す光ファイバ特性測定装置１とは、検波装置１７及び制御装置１８で行われる動作が異なる。以下では、主に、検波装置１７及び制御装置１８で行われる動作について詳細に説明する。
図５は、本発明の第２実施形態において、検波装置で行われる処理を説明するための図である。尚、説明を簡単にするために、光検出器１６から出力される検出信号Ｄ１は、第１実施形態と同じものであるとする。前述した第１実施形態では、ステップＳ１５の処理にて、１つの相関ピーク（例えば、相関ピークＰ２）の位置及びその近傍で発生した誘導ブリルアン散乱光の影響を受けた部分のみを切り出して積分して積分値（第１積分値）を１つのみ算出していた。これに対し、本実施形態では、ステップＳ１５の処理にて、複数の相関ピーク（図５に示す例では、相関ピークＰ２，Ｐ３）の位置及びその近傍で発生した誘導ブリルアン散乱光の影響を受けた部分を切り出し、切り出した部分を個別に積分して積分値（第１積分値）を複数算出している。
具体的には、被測定光ファイバＦＵＴに対する測定点が、例えば図３に示す相関ピークＰ２，Ｐ３の位置に設定される。そして、制御装置１８の制御によって、図５に示す通り、光検出器１６から出力される検出信号Ｄ１のうち、相関ピークＰ２の位置及びその近傍で発生した誘導ブリルアン散乱光の影響を受けた部分を通過させ、その後に相関ピークＰ３の位置及びその近傍で発生した誘導ブリルアン散乱光の影響を受けた部分を通過させるようにタイミング調整器１７ａのオン状態・オフ状態が切り替えられる。これにより、タイミング調整器１７ａからは、図５に示す、単位積分時間を単位として複数の異なる時点から切り出された検出信号Ｄ２が出力される。
タイミング調整器１７ａから出力された検出信号Ｄ２は、増幅器１７ｂで増幅されて出力信号Ｓ１として出力される。例えば、検出信号Ｄ２は、図５に示す制御信号ＳＹに基づいて利得ａ１（例えば、利得「１」）で増幅され、出力信号Ｓ１として出力される。増幅器１７ｂから出力された出力信号Ｓ１は、積分器１７ｃによって個別に積分される。例えば、出力信号Ｓ１のうち、相関ピークＰ２の位置及びその近傍で発生した誘導ブリルアン散乱光の影響を受けた部分と、相関ピークＰ３の位置及びその近傍で発生した誘導ブリルアン散乱光の影響を受けた部分とが、各々の立ち上がり時点から立ち下がり時点まで（各々の立ち上がり時点から単位積分時間が経過するまで）個別に積分される。尚、各々の積分結果は、測定値Ｖ１として制御装置１８に順次出力される。積分器１７ｃの積分結果が制御装置１８に出力される度に、積分器１７ｃは制御装置１８の制御によってリセットされる。
次に、第１実施形態と同様に、期間Ｔ２における検出信号を所定時間積分して積分値（第２積分値）を算出する処理が行われる（ステップＳ１６）。尚、この処理は、第１実施形態と同様であるため説明を省略する。以上の処理が終了すると、ステップＳ１５で求められた積分値（第１積分値）とステップＳ１６で求められた積分値（第２積分値）とに基づいて、誘導ブリルアン散乱光を検波する処理が、制御装置１８の演算部１８ａで行われる（ステップＳ１７）。
具体的には、ステップＳ１５で求められた積分値（ｖ２１）と、ステップＳ１６で求められた積分値（ｖ１２）とを加算する処理が行われるとともに、ステップＳ１５で求められた積分値（ｖ２２）と、ステップＳ１６で求められた積分値（ｖ１２）とを加算する処理が行われる。このような処理が行われることで、期間Ｔ１においてプローブ光Ｌ１のみを検出して得られた検出信号に相当する信号ｄ２１を積分して得られた値と、期間Ｔ２においてプローブ光Ｌ１のみを検出して得られた検出信号に相当する信号ｄ１２を積分して得られた値とが相殺される。また、期間Ｔ１においてプローブ光Ｌ１のみを検出して得られた検出信号に相当する信号ｄ２２を積分して得られた値と、期間Ｔ２においてプローブ光Ｌ１のみを検出して得られた検出信号に相当する信号ｄ１２を積分して得られた値とが相殺される。これら信号ｄ２１，ｄ２２を積分して得られた値と、信号ｄ１２を積分して得られた値とが相殺されることで、演算部１８ａで求められる値は、誘導ブリルアン散乱光のレベルを示すものとなる。
制御装置１８の制御の下で、マイクロ波発生器１３ａから出力されるマイクロ波の周波数を掃引しながら以上の処理を繰り返すことで、相関ピークＰ２，Ｐ３の位置でのブリルアン・ゲイン・スペクトルが求められる。そして、ブリルアン・ゲイン・スペクトルのピーク周波数を検出することで、相関ピークＰ２，Ｐ３の位置での被測定光ファイバＦＵＴの特性（例えば、歪み量）等が求められる。また、変調周波数ｆｍとタイミング調整器１７ａの切り出しタイミング及び積分器１７ｃによる積分範囲を変更することによって被測定光ファイバＦＵＴ内に設定する測定点の位置を変えつつ、以上説明した動作を繰り返すことにより、被測定光ファイバＦＵＴの長さ方向における特性を測定することができる。
以上説明した通り、本実施形態では、プローブ光Ｌ１及びポンプ光Ｌ２に基づく誘導ブリルアン散乱光が被測定光ファイバＦＵＴから射出され得る期間Ｔ１において、複数の異なる時点における複数の第１積分値を求めるようにしている。そして、複数の第１積分値と、期間Ｔ１よりも短い期間であって誘導ブリルアン散乱光が被測定光ファイバＦＵＴから射出され得ない期間Ｔ２において求められた第２積分値とに基づいて、誘導ブリルアン散乱光を検波するようにしている。これにより、第１実施形態よりも被測定光ファイバの特性の測定に要する時間を短縮することができる。例えば、期間Ｔ１において、Ｎ（Ｎは２以上の整数）個の第１積分値を求めるようにすると、第１実施形態よりも被測定光ファイバの特性の測定に要する時間を１／Ｎに短縮することができる。
〔第３実施形態〕
図６は、本発明の第３実施形態による光ファイバ特性測定装置の要部構成を示すブロック図である。図６に示す通り、本実施形態の光ファイバ特性測定装置２は、図１に示す光ファイバ特性測定装置１が備える光変調器１３を、パルス変調器１４と方向性結合器１５との間に設けた構成である。
図１に示す光ファイバ特性測定装置１は、被測定光ファイバＦＵＴの一端から入射させるプローブ光Ｌ１に単側帯波を発生させるものであった。これに対し、本実施形態の光ファイバ特性測定装置２は、被測定光ファイバＦＵＴの他端から入射させるポンプ光Ｌ２に単側帯波を発生させるものである。本実施形態では、高周波側の単側帯波を光変調器１３から出力されるようにする必要がある。尚、光変調器１３は、光分岐器１２とパルス変調器１４との間に設けられていても良い。
図１に示す光ファイバ特性測定装置１は、光分岐器１２で分岐されたプローブ光Ｌ１の光路上に光変調器１３が設けられ、光分岐器１２で分岐されたポンプ光Ｌ２の光路にパルス変調器１４が設けられている構成であった。このため、図１に示す光ファイバ特性測定装置１では、光変調器１３及びパルス変調器１４による光損失を補償するため、それぞれの光路上に光増幅器が必要になる場合があった。これに対し、本実施形態の光ファイバ特性測定装置２は、光分岐器１２で分岐されたポンプ光Ｌ２の光路にパルス変調器１４及び光変調器１３が設けられている構成であり、プローブ光Ｌ１の光路上には光変調器１３が設けられていない。このため、本実施形態の光ファイバ特性測定装置２では、光変調器１３によるプローブ光Ｌ１の光損失が生じないことから、光源部１１から出力されるレーザ光のパワーが十分あれば、プローブ光Ｌ１の光路上に光増幅器を必要としない低コストな構成を実現することができる。
以上、本発明の実施形態による光ファイバ特性測定装置及び光ファイバ特性測定方法について説明したが、本発明は上記実施形態に制限される訳ではなく、本発明の範囲内で自由に変更が可能である。例えば、上述した実施形態では、積分器１７ｃの積分結果を不図示のＡ／Ｄ変換器でディジタル信号に変換する例について説明した。しかしながら、光検出器１６から出力される検出信号Ｄ１をディジタル信号に変換してしまい、検波装置１７の処理をディジタル処理で行うようにしても良い。
また、上記実施形態では、制御装置１８が、検波装置１７に設けられた増幅器１７ｂの利得を制御することによって、検出信号Ｄ２の極性を変える例について説明した。しかしながら、検波装置１７に設けられた増幅器１７ｂを省略し、増幅器１７ｂによる検出信号Ｄ２の極性反転に相当する処理を演算部１８ａで行うようにしても良い。例えば、増幅器１７ｂが省略されると、図４中の積分値（ｖ１２）は、積分値（ｖ１１）と同じ極性になるため、増幅器１７ｂが、積分値（ｖ１１）から積分値（ｖ１２）を減算する演算を行えば、上述した実施形態と同様の結果が得られる。
１１ 光源部
１２ 光分岐器
１３ 光変調器
１４ パルス変調器
１５ 方向性結合器
１６ 光検出器
１７ 検波装置
１７ａ タイミング調整器
１７ｂ 増幅器
１７ｃ 積分器
１８ａ 演算部
Ｄ１ 検出信号
ＦＵＴ 被測定光ファイバ
Ｌ１ プローブ光
Ｌ２ ポンプ光
Ｔ１，Ｔ２ 期間

Claims (8)

  1. 周波数変調されたレーザ光を出力する光源部と、
    前記光源部から出力されたレーザ光を連続光及びパルス光として被測定光ファイバの一端及び他端からそれぞれ入射させる入射部と、
    前記被測定光ファイバから射出される光を検出して検出信号を出力する光検出部と、
    前記連続光及び前記パルス光に基づく散乱光が前記被測定光ファイバから射出され得る第１期間と、前記第１期間よりも短い期間であって前記散乱光が前記被測定光ファイバから射出され得ない第２期間との各々の期間において、所定の時間だけ前記検出信号を積分して得られる積分値に基づいて前記散乱光を検波する検波部と、
    を備え、
    前記検波部は、前記第１期間において、複数の異なる時点から前記所定の時間を単位として前記検出信号の切り出しを行うタイミング調整器と、
    前記タイミング調整器で切り出しが行われた前記検出信号の各々について、前記所定の時間の間の積分を個別に行う積分器と、
    を備える光ファイバ特性測定装置。
  2. 前記検波部は、前記積分器の積分値に対して予め定められた演算を行って前記散乱光を求める演算部を備える請求項１記載の光ファイバ特性測定装置。
  3. 前記検波部は、前記第１期間及び前記第２期間の何れか一方の期間において、前記タイミング調整器で切り出された前記検出信号の極性を反転する極性反転部を備えており、
    前記演算部は、前記第１期間で得られた積分値と前記第２期間で得られた積分値とを加算して前記散乱光を求める、
    請求項２記載の光ファイバ特性測定装置。
  4. 前記第１期間は、前記パルス光が前記被測定光ファイバに入射されてから、前記パルス光が前記被測定光ファイバを往復するのに要する時間に前記パルス光の時間幅を加えた時間が経過するまでの間の期間である、請求項１から請求項３の何れか一項に記載の光ファイバ特性測定装置。
  5. 前記第２期間は、前記第１期間の経過時点から、前記パルス光の時間幅が経過するまでの間の期間である、請求項１から請求項４の何れか一項に記載の光ファイバ特性測定装置。
  6. 前記所定の時間は、前記パルス光の時間幅である、請求項１から請求項５の何れか一項に記載の光ファイバ特性測定装置。
  7. 前記入射部は、前記連続光及び前記パルス光の何れか一方の光周波数をシフトさせるシフト部を備え、
    前記散乱光は、誘導ブリルアン散乱光である、
    請求項１から請求項６の何れか一項に記載の光ファイバ特性測定装置。
  8. 周波数変調されたレーザ光を連続光及びパルス光として被測定光ファイバの一端及び他端からそれぞれ入射させるステップと、
    前記被測定光ファイバから射出される光を検出して検出信号を出力するステップと、
    前記連続光及び前記パルス光に基づく散乱光が前記被測定光ファイバから射出され得る第１期間において、複数の異なる時点から所定の時間を単位として前記検出信号の切り出しを行い、切り出しが行われた前記検出信号の各々について、前記所定の時間の間の積分を個別に行って複数の第１積分値を求めるステップと、
    前記第１期間よりも短い期間であって前記散乱光が前記被測定光ファイバから射出され得ない第２期間において、前記所定の時間だけ前記検出信号を積分して第２積分値を求めるステップと、
    複数の前記第１積分値及び前記第２積分値に基づいて、前記散乱光を検波するステップと、
    を有する光ファイバ特測定方法。
JP2018167895A 2018-09-07 2018-09-07 光ファイバ特性測定装置及び光ファイバ特性測定方法 Active JP6791218B2 (ja)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018167895A JP6791218B2 (ja) 2018-09-07 2018-09-07 光ファイバ特性測定装置及び光ファイバ特性測定方法
PCT/JP2019/033219 WO2020050076A1 (ja) 2018-09-07 2019-08-26 光ファイバ特性測定装置及び光ファイバ特性測定方法
EP19856796.8A EP3848676B1 (en) 2018-09-07 2019-08-26 Optical fiber characteristic measuring device and optical fiber characteristic measuring method
CN201980057801.2A CN112654840B (zh) 2018-09-07 2019-08-26 光纤特性测定装置以及光纤特性测定方法
US17/273,152 US11402296B2 (en) 2018-09-07 2019-08-26 Optical fiber characteristics measurement apparatus and optical fiber characteristics measurement method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018167895A JP6791218B2 (ja) 2018-09-07 2018-09-07 光ファイバ特性測定装置及び光ファイバ特性測定方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2020041842A JP2020041842A (ja) 2020-03-19
JP6791218B2 true JP6791218B2 (ja) 2020-11-25

Family

ID=69722521

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2018167895A Active JP6791218B2 (ja) 2018-09-07 2018-09-07 光ファイバ特性測定装置及び光ファイバ特性測定方法

Country Status (5)

Country Link
US (1) US11402296B2 (ja)
EP (1) EP3848676B1 (ja)
JP (1) JP6791218B2 (ja)
CN (1) CN112654840B (ja)
WO (1) WO2020050076A1 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4124834A1 (en) 2021-07-29 2023-02-01 Yokogawa Electric Corporation Optical fiber characteristics measurement system

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3879234A1 (en) * 2020-03-11 2021-09-15 Nexans Method and system for determining deformation in a cable
JP2024004749A (ja) * 2022-06-29 2024-01-17 横河電機株式会社 信号検出装置及び光ファイバ特性測定装置
JP2024057641A (ja) * 2022-10-13 2024-04-25 横河電機株式会社 光ファイバ特性測定装置及び光ファイバ特性測定方法

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS607930B2 (ja) 1982-02-13 1985-02-28 日本染色機械株式曾社 濾過装置用ケ−キ排出装置
JPH07122603B2 (ja) * 1988-09-19 1995-12-25 株式会社フジクラ 光ファイバの歪測定方法及び歪測定装置
JP3002340B2 (ja) 1992-09-30 2000-01-24 アンリツ株式会社 光パルス試験器
JP3607930B2 (ja) 2001-07-02 2005-01-05 和夫 保立 光ファイバ特性測定装置及び方法
GB0302434D0 (en) * 2003-02-03 2003-03-05 Sensor Highway Ltd Interferometric method and apparatus for measuring physical parameters
US7948614B2 (en) * 2006-01-27 2011-05-24 The University Of Tokyo Optical-fiber-characteristic measuring device and optical-fiber-characteristic measuring method
JP5122120B2 (ja) * 2006-12-13 2013-01-16 横河電機株式会社 光ファイバ特性測定装置
US8337080B2 (en) 2007-01-10 2012-12-25 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Method for measuring temperature distribution of object, and sensor unit
JP5043714B2 (ja) * 2008-02-21 2012-10-10 和夫 保立 光ファイバ特性測定装置及び方法
JP5654891B2 (ja) 2011-01-31 2015-01-14 国立大学法人 東京大学 光ファイバ特性測定装置及び方法
KR101358942B1 (ko) * 2012-09-13 2014-02-07 한국과학기술연구원 분포형 광섬유 센서 및 분포형 광섬유 센서의 공간 분해능 향상 방법
JP6288013B2 (ja) * 2015-09-07 2018-03-07 横河電機株式会社 光ファイバ特性測定装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4124834A1 (en) 2021-07-29 2023-02-01 Yokogawa Electric Corporation Optical fiber characteristics measurement system

Also Published As

Publication number Publication date
US20210318147A1 (en) 2021-10-14
US11402296B2 (en) 2022-08-02
CN112654840A (zh) 2021-04-13
JP2020041842A (ja) 2020-03-19
EP3848676A1 (en) 2021-07-14
WO2020050076A1 (ja) 2020-03-12
CN112654840B (zh) 2023-09-05
EP3848676A4 (en) 2022-06-29
EP3848676B1 (en) 2023-08-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6791218B2 (ja) 光ファイバ特性測定装置及び光ファイバ特性測定方法
JP5654891B2 (ja) 光ファイバ特性測定装置及び方法
JP5043714B2 (ja) 光ファイバ特性測定装置及び方法
US6710863B2 (en) Apparatus and method for measuring characteristics of optical fibers
CA2515705C (en) Method and apparatus for generation and transmission of high energy optical pulses for long range measurements
JP5105302B2 (ja) 光ファイバ特性測定装置及び光ファイバ特性測定方法
JP2011232138A (ja) 分布型光ファイバセンサ
JP6686423B2 (ja) 光ファイバ特性測定装置および光ファイバ特性測定方法
JP7188593B2 (ja) 光強度分布測定方法及び光強度分布測定装置
KR101889351B1 (ko) 유효 측정점 개수가 확대된 공간선택적 브릴루앙 분포형 광섬유 센서 및 브릴루앙 산란을 이용한 센싱 방법
JP5753834B2 (ja) 光パルス試験装置及び光パルス試験方法
JP5849056B2 (ja) 光パルス試験装置及び光パルス試験方法
JP7272327B2 (ja) 光ファイバ特性測定装置、光ファイバ特性測定プログラム、及び光ファイバ特性測定方法
JP7396382B2 (ja) 光ファイバセンサ及びブリルアン周波数シフト測定方法
JP6602689B2 (ja) 光線路特性解析装置及び信号処理方法
JP6764247B2 (ja) 光線路特性解析装置及び信号処理方法
EP3150969B1 (en) Sensor for measuring the distribution of physical magnitudes in an optical fibre and associated measuring method
JP2022039684A (ja) 光ファイバ歪測定装置及び光ファイバ歪測定方法

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20191031

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20200707

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20200831

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: 20201006

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20201019

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6791218

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250