JP6866815B2 - 光ファイバ歪み測定装置及び光ファイバ歪み測定方法 - Google Patents
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Description
この発明は、ブリルアン散乱光を用いた、光ファイバ歪み測定装置及び光ファイバ歪み測定方法に関する。
光ファイバ通信の発展とともに、光ファイバ自体をセンシング媒体とする分布型光ファイバセンシングが盛んに研究されている。分布型光ファイバセンシングでは、光ファイバの片端から光パルスを入射し、光ファイバ中で後方散乱された光を時間に対して測定する時間領域リフレクトメトリ（ＯＴＤＲ：Ｏｐｔｉｃａｌ Ｔｉｍｅ Ｄｏｍａｉｎ Ｒｅｆｌｅｃｔｏｍｅｔｒｙ）が代表的である。光ファイバ中の後方散乱には、レイリー散乱、ブリルアン散乱及びラマン散乱がある。この中で自然ブリルアン散乱を測定するものはＢＯＴＤＲ（Ｂｒｉｌｌｏｕｉｎ ＯＴＤＲ）と呼ばれる（例えば、非特許文献１参照）。
ブリルアン散乱は、光ファイバに入射される光パルスの中心周波数に対して、ストークス側及びアンチストークス側にＧＨｚ程度周波数シフトした位置に観測され、そのスペクトルはブリルアン利得スペクトル（ＢＧＳ：Ｂｒｉｌｌｏｕｉｎ Ｇａｉｎ Ｓｐｅｃｔｒｕｍ）と呼ばれる。ＢＧＳの周波数シフト及びスペクトル線幅は、それぞれブリルアン周波数シフト（ＢＦＳ：Ｂｒｉｌｌｏｕｉｎ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｓｈｉｆｔ）及びブリルアン線幅と呼ばれる。ＢＦＳ及びブリルアン線幅は、光ファイバの材質および入射光波長によって異なる。例えば、石英系のシングルモード光ファイバの場合、波長１．５５μｍにおけるＢＦＳの大きさ及びブリルアン線幅は、それぞれ約１１ＧＨｚ及び約３０ＭＨｚとなることが報告されている。
また、ＢＦＳは、光ファイバの歪みに対して５００ＭＨｚ／％の割合で線形に変化することが知られている。これを引っ張り歪み及び温度に換算すると、それぞれ、０．０５８ＭＨｚ／με、１．１８ＭＨｚ／℃の変化量となる。このため、ＢＯＴＤＲでは、光ファイバの長手方向に対する歪みや温度の変化を測定することが可能であり、橋梁やトンネルなどに代表される大型建造物の監視目的で利用可能として注目されている。
図５を参照して、従来の光ファイバ歪み測定装置について説明する。図５は、従来の光ファイバ歪み測定装置の模式的なブロック図である。
送信部１１０は、プローブ光として光パルスを生成する。送信部１１０が生成した光パルスは、光サーキュレータ２０を経て、測定対象となる光ファイバ（被測定光ファイバ）１００に送られる。被測定光ファイバ１００からの後方散乱光は、光サーキュレータ２０を経て受信部３０に送られる。
受信部３０は、受信側光バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）３２と、自己遅延ヘテロダイン干渉計４０を備えて構成される。自己遅延ヘテロダイン干渉計４０は、分岐部４２と、光周波数シフタ部４３と、遅延器４８と、偏波制御器４６と、合波部５０と、受光器６０と、局発電気信号源８３と、位相比較器７０を備えて構成される。
局発電気信号源８３は、周波数ｆＡＯＭの電気信号を生成する。
分岐部４２は、プローブ光により被測定光ファイバ１００で発生する後方ブリルアン散乱光のストークス成分を、受信側光ＢＰＦ３２を経て受け取り、第１光路及び第２光路に２分岐する。
光周波数シフタ部４３は、第１光路に設けられている。光周波数シフタ部４３は、局発電気信号源８３で生成された周波数ｆＡＯＭの電気信号を用いて、第１光路を伝播する光に対して、周波数ｆＡＯＭの周波数シフトを与える。また、第２光路に遅延器４８及び偏波制御器４６が設けられている。遅延器４８は、第２光路を伝播する光に時間τの遅延を与える。偏波制御器４６は、第２光路を伝播する光の偏波を制御する。
合波部５０は、第１光路及び第２光路を伝播する光を合波して合波光を生成する。
受光器６０は、合波光をヘテロダイン検波してビート信号を生成する。受光器６０で生成されたビート信号は第１電気信号として位相比較器７０に送られる。また、局発電気信号源８３で生成された電気信号は第２電気信号として位相比較器７０に送られる。
位相比較器７０は、第１電気信号と、第２電気信号とをホモダイン検波して、ホモダイン信号を生成する。ここで、第１及び第２電気信号はいずれも周波数ｆＡＯＭを有するビート信号であるので、これらをホモダイン検波することにより、２πｆｂτの変化が位相差として出力される。ここで、ｆｂは自然ブリルアン散乱光の光周波数を示している。
従来の光ファイバ歪み測定装置の送信部１１０では、被測定光ファイバ１００に入力するための矩形型の光パルスを生成する。この光パルスを生成するために、送信部１１０は、例えば、連続光を生成する連続光光源１１２と、この連続光を電気パルスで変調する変調器１１４を備えて構成される。
Ｋ．Ｋｏｉｚｕｍｉ，ｅｔ ａｌ．，"Ｈｉｇｈ−Ｓｐｅｅｄ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｓｔｒａｉｎ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｕｓｉｎｇ Ｂｒｉｌｌｏｕｉｎ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｔｉｍｅ−Ｄｏｍａｉｎ Ｒｅｆｌｅｃｔｏｍｅｔｒｙ Ｂａｓｅｄ−ｏｎ Ｓｅｌｆ−Ｄｅｌａｙｅｄ Ｈｅｔｅｒｏｄｙｎｅ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ"， ＥＣＯＣ２０１５， Ｐ．１．０７， Ｓｅｐ． ２０１５
ここで、連続光光源とは別に設けられる変調器（外部変調器）として、消光特性に優れたＬＮ変調器や、動作電圧の小さいＥＡ変調器などが用いられる。
送信部を、連続光光源と外部変調器を備えて構成すると、消光特性が良く、波形劣化が小さい光パルスを生成可能となる。
その一方で、光源の後段に外部変調器を配置するため、送信部全体の小型化には適さない。また、変調器単体が高価であるため、装置全体が高コストになるという課題もある。
この課題を解決する手段として、コンパクトで低価格な直接変調型の半導体レーザを用いる方法が考えられる。
しかし、半導体レーザを直接変調すると、半導体レーザ内部におけるキャリア密度や光子密度が過渡的に変動する。このため、発振波長が時間的に変動する波長チャーピングが生じる。図６（Ａ）及び（Ｂ）は、それぞれ、波長チャーピングが生じた場合の光スペクトル波形（図６（Ａ）中、曲線Ｉで示す）及び光パルス波形を示す図である。
図６（Ａ）は、横軸が波長を示し、縦軸が信号強度を示している。また、図６（Ｂ）は、横軸が時間を示し、縦軸が信号強度を示している。
図６（Ａ）に示すように、光スペクトル波形（図６（Ａ）中、曲線Ｉで示す。）には、光パルスのＯＮレベルに対応するピーク（図６（Ａ）中、ＩＩで示す部分）と、ＯＦＦレベル（ノイズ）に対応するピーク（図６（Ａ）中、ＩＩＩで示す部分）がみられる。また、図６（Ｂ）に示すように、光パルスのＯＦＦレベル(ノイズ)の影響により、消光特性が劣化する。
ここで、ＢＯＴＤＲでは、レイリー散乱光の波長は、光パルスのＯＮレベルに対応するピークとほぼ同じ位置に存在し、ブリルアン散乱光の波長は、光パルスのＯＦＦレベル（ノイズ）に対応するピークとほぼ同じ位置に存在する。
このため、直接変調型の半導体レーザを、そのままＢＯＴＤＲに適用することはできない。
この発明は、上述の問題点に鑑みてなされたものであり、この発明の目的は、プローブ光の光源として直接変調型の半導体レーザを適用可能な、光ファイバ歪み測定装置及び光ファイバ歪み測定方法を提供することにある。
上述した目的を達成するために、この発明の光ファイバ歪み測定装置は、プローブ光を生成する送信部と、プローブ光により被測定光ファイバで発生する後方散乱光から、後方ブリルアン散乱光のストークス成分を抽出する受信側光バンドパスフィルタ、及び、ストークス成分の周波数シフト量の変化を位相差として検出する自己遅延ヘテロダイン干渉計を有する受信部とを備えて構成される。ここで、送信部は、光パルスを生成する直接変調型光源と、直接変調型光源の後段に設けられ、光パルスのＯＮレベルの波長をプローブ光として通過させ、ＯＦＦレベルの波長を遮断する送信側光バンドパスフィルタとを備える。
また、この発明の光ファイバ歪み測定方法は、プローブ光を生成する過程と、プローブ光により被測定光ファイバで発生する後方散乱光から、後方ブリルアン散乱光のストークス成分を分離抽出する過程と、自己遅延ヘテロダイン干渉計を用いて、ストークス成分の周波数シフト量の変化を位相差として検出する過程とを備えて構成される。ここで、プローブ光を生成する過程は、直接変調型光源を用いて光パルスを生成する過程と、直接変調型光源で生成された光パルスのＯＮレベルの波長成分をプローブ光として通過させ、光パルスのＯＦＦレベルの波長を遮断する過程とを備える。
この発明の光ファイバ歪み測定装置及び光ファイバ歪み測定方法によれば、光源の後段に光源が生成する光パルスのＯＮレベルの波長をプローブ光として通過させ、ＯＦＦレベルの波長を遮断する送信側光バンドパスフィルタを備えることにより、光源としてコンパクトで、低価格な直接変調型光源を用いることができる。
また、ストークス成分を抽出する受信側光バンドパスフィルタを、可変波長光バンドパスフィルタにすれば、光パルス幅を変更することにより、ブリルアン散乱の波長帯域が変化しても、高い受信感度を維持することができる。
（第１実施形態）
図１〜３を参照して、この発明の光ファイバ歪み測定装置の第１実施形態を説明する。図１は、光ファイバ歪み測定装置の第１実施形態の模式的なブロック図である。図２は、光スペクトル波形を示す図である。図２（Ａ）〜（Ｃ）は、横軸が波長を示し、縦軸が信号強度を示している。図２（Ａ）は、後述する直接変調型光源から出力される光スペクトル波形を示し、図２（Ｂ）は、送信側光バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）から出力される光スペクトル波形を示し、図２（Ｃ）は、後方散乱光の光スペクトル波形を示している。図３は、送信側光バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）から出力される光パルス波形を示す図である。図３では、横軸が時間を示し、縦軸が信号強度を示している。
図１〜３を参照して、この発明の光ファイバ歪み測定装置の第１実施形態を説明する。図１は、光ファイバ歪み測定装置の第１実施形態の模式的なブロック図である。図２は、光スペクトル波形を示す図である。図２（Ａ）〜（Ｃ）は、横軸が波長を示し、縦軸が信号強度を示している。図２（Ａ）は、後述する直接変調型光源から出力される光スペクトル波形を示し、図２（Ｂ）は、送信側光バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）から出力される光スペクトル波形を示し、図２（Ｃ）は、後方散乱光の光スペクトル波形を示している。図３は、送信側光バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）から出力される光パルス波形を示す図である。図３では、横軸が時間を示し、縦軸が信号強度を示している。
第１実施形態の光ファイバ歪み測定装置（以下、単に測定装置とも称する。）は、送信部１０、光サーキュレータ２０、受信部３０を備えて構成される。
送信部１０は、プローブ光を生成する。送信部１０は、直接変調型光源１２と、送信側光ＢＰＦ１４を備えて構成される。直接変調型光源１２は、例えば、直接変調型の半導体レーザで構成される。この直接変調型光源１２の光スペクトル波形（図２（Ａ）中、曲線Ｉで示す）には、光パルスのＯＮレベルに対応するピーク（図２（Ａ）中、ＩＩで示す部分）の他に、ＯＦＦレベル（ノイズ）に対応するピーク（図２（Ａ）中、ＩＩＩで示す部分）が見られる。
送信側光ＢＰＦ１４は、直接変調型光源１２の後段に設けられる。送信側光ＢＰＦ１４は、直接変調型光源１２の出力のうち、ＯＮレベルに対応する波長を通過し、ＯＦＦレベルに対応する波長を遮断する。例えば、図２（Ａ）中、破線ＩＶで示すエッジロールオフスロープを有するフィルタを適用することができる。破線ＩＶに示す例では、エッジロールオフスロープが約３１２．５ｄＢ／ｎｍとなり、例えば、ファイバブラッググレーティング（ＦＢＧ）フィルタを１段又は多段に配置することで構成できる。送信側光ＢＰＦ１４のフラットトップ領域は、ＯＮレベルに対応する波長を通過させればよく、任意好適に設定できる。
送信側光ＢＰＦ１４の出力では、図２（Ｂ）に破線Ｖで示すように、図２（Ａ）に見られたＯＦＦレベル（ノイズ）に対応するピークが除去されている。また、図３に示すように、送信側光ＢＰＦ１４がＯＦＦレベル（ノイズ）の波長成分を遮断したことで、図６（Ｂ）と比べて、消光特性が改善されていることがわかる。
送信側光ＢＰＦ１４を通過した光パルスが、プローブ光として、送信部１０から出力される。
送信部１０から出力されたプローブ光は、光サーキュレータ２０を経て、被測定光ファイバ１００に入射される。なお、光サーキュレータ２０に換えて、光カプラとアイソレータを組み合わせて用いても良い。
被測定光ファイバ１００からの後方散乱光は、光サーキュレータ２０を経て、受信部３０に送られる。後方散乱光には、レイリー散乱の成分（図２（Ｃ）中、ＶＩで示す部分）と、ブリルアン散乱の成分（図２（Ｃ）中、ＶＩＩで示す部分）が含まれる。レイリー散乱の成分は、光パルスのＯＮレベルに対応するピークとほぼ同じ位置に存在し、ブリルアン散乱の成分は、光パルスのＯＦＦレベル（ノイズ）に対応するピークとほぼ同じ位置に存在するが、この送信部１０の構成を用いることで、ブリルアン散乱を測定することができる。
受信部３０は、受信側光バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）３２と、自己遅延ヘテロダイン干渉計４０を備えて構成される。自己遅延ヘテロダイン干渉計４０は、分岐部４２と、光周波数シフタ部４３と、遅延器４８と、偏波制御器４６と、合波部５０と、受光器６０と、局発電気信号源８３と、位相比較器７０を備えて構成される。
受信側光ＢＰＦ３２は、後方散乱光から、後方ブリルアン散乱光のストークス成分を分離抽出する。ストークス成分は、分岐部４２に送られる。
受信側光ＢＰＦ３２から出射される自然ブリルアン散乱光の時刻ｔにおける信号Ｅ０（ｔ）は、以下の式（１）で表される。
Ｅ０（ｔ）＝Ａ０ｅｘｐ｛ｊ（２πｆｂｔ＋φ０）｝ （１）
ここで、Ａ０は振幅、ｆｂは自然ブリルアン散乱光の光周波数、φ０は初期位相を示している。
ここで、Ａ０は振幅、ｆｂは自然ブリルアン散乱光の光周波数、φ０は初期位相を示している。
局発電気信号源８３は、周波数ｆＡＯＭの電気信号を生成する。
分岐部４２は、プローブ光により被測定光ファイバ１００で発生する後方ブリルアン散乱光のストークス成分を、受信側光ＢＰＦ３２を経て受け取り、第１光路及び第２光路に２分岐する。
光周波数シフタ部４３は、第１光路に設けられている。光周波数シフタ部４３は、局発電気信号源８３で生成された周波数ｆＡＯＭの電気信号を用いて、第１光路を伝播する光に対して、ビート周波数ｆＡＯＭの周波数シフトを与える。
この構成例では、偏波制御器４６は、第２光路に設けられている。偏波制御器４６は、例えば、受光器６０で測定されるピーク強度が最大となるように第２光路を伝播する光の偏波を制御する。
また、この構成例では、第２光路に遅延器４８が設けられている。遅延器４８は、第２光路を伝播する光に時間τの遅延を与える。なお、遅延器４８は、第２光路を伝播する光に、第１光路を伝播する光に比べて時間τの遅延を与えればよく、その構成は任意である。例えば、偏波制御器４６が遅延器として機能する場合は、遅延器を別途設けなくてもよい。また、いわゆる遅延線で構成することもできる。
遅延器４８、偏波制御器４６、光周波数シフタ部４３は、それぞれ、上述の各機能を奏すればよく、第１光路及び第２光路のいずれに設けても良い。
合波部５０は、第１光路及び第２光路を伝播する光を合波して合波光を生成する。合波部５０に入射される、第１光路を伝播する光信号Ｅ１（ｔ）、第２光路を伝播する光信号Ｅ２（ｔ−τ）は、それぞれ、以下の（２）（３）式で表される。
Ｅ１（ｔ）＝Ａ１ｅｘｐ｛ｊ（２πｆｂｔ＋２πｆＡＯＭｔ＋φ１）｝ （２）
Ｅ２（ｔ−τ）＝Ａ２ｅｘｐ［ｊ｛２πｆｂ（ｔ−τ）＋φ２｝］ （３）
ここで、Ａ１及びＡ２は、それぞれＥ１（ｔ）及びＥ２（ｔ−τ）の振幅であり、φ１及びφ２は、それぞれＥ１（ｔ）及びＥ２（ｔ−τ）の初期位相である。
Ｅ２（ｔ−τ）＝Ａ２ｅｘｐ［ｊ｛２πｆｂ（ｔ−τ）＋φ２｝］ （３）
ここで、Ａ１及びＡ２は、それぞれＥ１（ｔ）及びＥ２（ｔ−τ）の振幅であり、φ１及びφ２は、それぞれＥ１（ｔ）及びＥ２（ｔ−τ）の初期位相である。
受光器６０は、合波光をヘテロダイン検波してビート信号を生成する。受光器６０は、例えばバランス型フォトダイオードとＦＥＴ増幅器を用いて構成される。ヘテロダイン検波により与えられるビート信号Ｉは、以下の式（４）で表される。
Ｉ１２＝２Ａ１Ａ２ｃｏｓ｛２π（ｆＡＯＭｔ＋ｆｂτ）＋φ１−φ２｝ （４）
受光器６０で生成されたビート信号は第１電気信号として位相比較器７０に送られる。また、局発電気信号源８３で生成された電気信号は第２電気信号として位相比較器７０に送られる。
受光器６０で生成されたビート信号は第１電気信号として位相比較器７０に送られる。また、局発電気信号源８３で生成された電気信号は第２電気信号として位相比較器７０に送られる。
位相比較器７０は、第１電気信号と、第２電気信号とをホモダイン検波して、ホモダイン信号を生成する。ここで、第１及び第２電気信号はいずれも周波数ｆＡＯＭを有するビート信号であるので、これらをホモダイン検波することにより、２πｆｂτの変化が位相差として出力される。ブリルアン周波数ｆｂは、光源１２の発振周波数の揺らぎと被測定光ファイバ１００の歪みの２つの要因によって変化する。しかし、光源１２として周波数安定化レーザを用いることで、被測定光ファイバ１００の歪みによる影響が支配的となる。ここで位相比較器７０はパーソナルコンピュータ（ＰＣ）で構成されるが、アナログデバイスで構成しても良い。
（第２実施形態）
ＢＯＴＤＲでは、長延化などでデータ量が多くなる場合、空間分解能を粗くして、サンプリング数を削減することがある。空間分解能を粗くするためには、光パルス幅を広げる必要がある。
ＢＯＴＤＲでは、長延化などでデータ量が多くなる場合、空間分解能を粗くして、サンプリング数を削減することがある。空間分解能を粗くするためには、光パルス幅を広げる必要がある。
ここで、光パルス幅を変更すると、信号のデューティ比が変わり、ＯＮレベルに対応する波長が変化する。図４は、光パルス幅が変化した時の光スペクトル波形を示す図である。
図４では、光パルス幅が３１．２５ｎｓの場合を曲線Ｉで示し、光パルス幅が５０ｎｓの場合を曲線ＩＩで示している。
光パルス幅を広くすると、ＯＮレベルのピークがＯＦＦレベル（ノイズ）のピークに接近する。すなわち、プローブ光の波長が変化するため、ブリルアン散乱の波長帯域も変化する。
このため、第２実施形態の光ファイバ歪み測定装置では、受信側光ＢＰＦ３２を可変波長光ＢＰＦにする。これにより、プローブ光の波長が変化した場合でも、ブリルアン散乱の測定が可能になる。
なお、パルス幅を広くして、ＯＮレベルのピークがＯＦＦレベル（ノイズ）のピークに接近する場合、送信側光ＢＰＦ１４のエッジロールオフスロープはより急峻であることが好ましい。このためには、送信側光ＢＰＦ１４を、例えば、複数のＦＢＧフィルタを用いて構成すればよい。また、パルス幅に応じて光パルスがＦＢＧフィルタを通る個数を切り換える構成にしても良い。
（他の構成例）
上述した各実施形態では、自己遅延ヘテロダイン干渉計４０の２つの光路の一方に、光周波数シフタ部を備える例を説明したが、これに限定されない。例えば、第１光路に、第１周波数ｆ１の周波数シフトを与える第１光周波数シフタ部を設け、第２光路に、第２周波数ｆ２（≠ｆ１）の周波数シフトを与える第２光周波数シフタ部を設けても良い。この場合、局発電気信号源も、第１周波数ｆ１の電気信号を生成するものと、第２周波数ｆ２の電気信号を生成するものと２つ用意すればよい。また、第２電気信号は、これら２つの電気信号の差周波数成分を用いることができる。
上述した各実施形態では、自己遅延ヘテロダイン干渉計４０の２つの光路の一方に、光周波数シフタ部を備える例を説明したが、これに限定されない。例えば、第１光路に、第１周波数ｆ１の周波数シフトを与える第１光周波数シフタ部を設け、第２光路に、第２周波数ｆ２（≠ｆ１）の周波数シフトを与える第２光周波数シフタ部を設けても良い。この場合、局発電気信号源も、第１周波数ｆ１の電気信号を生成するものと、第２周波数ｆ２の電気信号を生成するものと２つ用意すればよい。また、第２電気信号は、これら２つの電気信号の差周波数成分を用いることができる。
１０ 送信部
１２ 直接変調型光源
１４ 送信側光ＢＰＦ
２０ 光サーキュレータ
３０ 受信部
３２ 受信側光ＢＰＦ
４０ 自己遅延ヘテロダイン干渉計
４２ 分岐部
４３ 光周波数シフタ部
４６ 偏波制御器
４８ 遅延器
５０ 合波部
６０ 受光器
７０ 位相比較器
８３ 局発電気信号源
１００ 被測定光ファイバ
１１２ 連続光光源
１１４ 変調器
１２ 直接変調型光源
１４ 送信側光ＢＰＦ
２０ 光サーキュレータ
３０ 受信部
３２ 受信側光ＢＰＦ
４０ 自己遅延ヘテロダイン干渉計
４２ 分岐部
４３ 光周波数シフタ部
４６ 偏波制御器
４８ 遅延器
５０ 合波部
６０ 受光器
７０ 位相比較器
８３ 局発電気信号源
１００ 被測定光ファイバ
１１２ 連続光光源
１１４ 変調器
Claims (5)
- プローブ光を生成する送信部と、
前記プローブ光により被測定光ファイバで発生する後方散乱光から、後方ブリルアン散乱光のストークス成分を抽出する受信側光バンドパスフィルタ、及び、前記ストークス成分の、周波数シフト量の変化を位相差として検出する自己遅延ヘテロダイン干渉計を有する受信部と
を備え、
前記送信部は、
光パルスを生成する直接変調型光源と、
前記直接変調型光源の後段に設けられ、前記光パルスのＯＮレベルの波長を前記プローブ光として通過させ、ＯＦＦレベルの波長を遮断する送信側光バンドパスフィルタと
を備える
ことを特徴とする光ファイバ歪み測定装置。 - 前記受信側光バンドパスフィルタが、可変波長光バンドパスフィルタである
ことを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ歪み測定装置。 - 前記自己遅延ヘテロダイン干渉計は、
前記ストークス成分を、第１光路及び第２光路に２分岐する分岐部と、
前記第１光路及び前記第２光路のいずれか一方に設けられた、ビート周波数の周波数シフトを与える光周波数シフタ部と、
前記第１光路及び前記第２光路のいずれか一方に設けられた遅延器と、
前記第１光路及び前記第２光路を伝播する光を合波して合波光を生成する合波部と、
前記合波光をヘテロダイン検波して差周波を第１電気信号として出力する受光器と、
前記第１電気信号と同じ周波数を持つ第２電気信号を生成する局発電気信号源と、
前記第１電気信号と前記第２電気信号とをホモダイン検波して、周波数シフト量の変化を位相差として出力する位相比較器と
を備える
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の光ファイバ歪み測定装置。 - 前記自己遅延ヘテロダイン干渉計は、
前記ストークス成分を、第１光路及び第２光路に２分岐する分岐部と、
前記第１光路に設けられた、第１周波数の周波数シフトを与える第１光周波数シフタ部と、
前記第２光路に設けられた、第２周波数の周波数シフトを与える第２光周波数シフタ部と、
前記第１光路及び前記第２光路のいずれか一方に設けられた遅延器と、
前記第１光路及び前記第２光路を伝播する光を合波して合波光を生成する合波部と、
前記合波光をヘテロダイン検波して差周波を第１電気信号として出力する受光器と、
前記第１電気信号と同じ周波数を持つ第２電気信号を生成する局発電気信号源と、
前記第１電気信号と前記第２電気信号とをホモダイン検波して、周波数シフト量の変化を位相差として出力する位相比較器と
を備える
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の光ファイバ歪み測定装置。 - プローブ光を生成する過程と、
前記プローブ光により被測定光ファイバで発生する後方散乱光から、後方ブリルアン散乱光のストークス成分を分離抽出する過程と、
自己遅延ヘテロダイン干渉計を用いて、前記ストークス成分の周波数シフト量の変化を位相差として検出する過程と
を備え、
前記プローブ光を生成する過程は、
直接変調型光源を用いて光パルスを生成する過程と、
前記直接変調型光源で生成された前記光パルスのＯＮレベルの波長成分をプローブ光として通過させ、前記光パルスのＯＦＦレベルの波長を遮断する過程と
を備えることを特徴とする光ファイバ歪み測定方法。
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| JP2017184201A JP6866815B2 (ja) | 2017-09-25 | 2017-09-25 | 光ファイバ歪み測定装置及び光ファイバ歪み測定方法 |
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