JP7040386B2 - 光ファイバ歪み及び温度測定装置並びに光ファイバ歪み及び温度測定方法 - Google Patents
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図1及び図2を参照して、この発明の、光ファイバ歪み及び温度測定装置を説明する。図1は、この発明の、光ファイバ歪み及び温度測定装置(以下、単に測定装置とも称する。)の構成例を示す模式的なブロック図である。また、図2は、測定装置が備えるBFS取得部の模式的なブロック図である。
上述の測定装置では、第1BFS算出部170及び第2BFS算出部270がそれぞれ2つのBFSを算出している。これに対し、他の構成例の測定装置では、第1BFS算出部170が1つのBFS、すなわち、第1BFSのみを取得し、第2BFS算出部270が1つのBFS、すなわち、第2BFSのみを取得する。
20 サーキュレータ
30 光増幅器
32 光バンドパスフィルタ
41 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
48 遅延部
50 合波部
60 コヒーレント検波部
62 バランス型PD
64 FET増幅器
66 A/D
70、71 BFS取得部
72、172、272 ミキサ
74、174、274 ローパスフィルタ(LPF)
76、176、276 BFS算出手段
78 90°位相シフト部
80 判定部
83 局発電気信号源
90 タイミング制御器
170,270 BFS算出部
Claims (4)
- プローブ光を生成する光源部と、
前記プローブ光により測定対象となる光ファイバで発生する後方ブリルアン散乱光を、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部と、
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測定信号として出力するコヒーレント検波部と、
前記測定信号と同じ周波数を持つ局発信号を生成する電気信号生成部と、
前記測定信号と前記局発信号とをホモダイン検波して、周波数シフト量を取得するブリルアン周波数シフト取得部と
を備え、
前記ブリルアン周波数シフト取得部は、第1ブリルアン周波数シフト算出部、第2ブリルアン周波数シフト算出部、判定部及び90°位相シフト部を備え、
前記ブリルアン周波数シフト取得部に送られた測定信号は2分岐され、2分岐された一方の第1測定信号は前記第1ブリルアン周波数シフト算出部に送られ、他方の第2測定信号は前記第2ブリルアン周波数シフト算出部に送られ、
前記ブリルアン周波数シフト取得部に送られた局発信号は2分岐され、2分岐された一方の第1局発信号は前記第1ブリルアン周波数シフト算出部に送られる。他方の第2局発信号は、前記90°位相シフト部で90°の位相シフトを受けた後、前記第2ブリルアン周波数シフト算出部に送られ、
前記第1ブリルアン周波数シフト算出部は、前記第1測定信号及び前記第1局発信号に基づいて、0~πの範囲の第1位相シフト量φ1に対応する第1ブリルアン周波数シフトと、φ3=2π-φ1で与えられる第3位相シフト量φ3に対応する第3ブリルアン周波数シフトを取得し、
前記第2ブリルアン周波数シフト算出部は、前記第2測定信号及び前記第2局発信号に基づいて、π/2~3π/2の範囲の第2位相シフト量φ2に対応する第2ブリルアン周波数シフトと、第2位相シフト量φ2がπ以下であるときは、π-φ2で与えられ、第2位相シフト量φ2がπより大きいときは、3π-φ2で与えられる第4位相シフト量φ4に対応する第4ブリルアン周波数シフトを取得し、
前記判定部は、
第3位相シフト量φ3と第4位相シフト量φ4が、ともに3π/2より大きい否かを判定し、第3位相シフト量φ3と第4位相シフト量φ4が、ともに3π/2より大きい場合は、第3位相シフト量φ3に対応する第3ブリルアン周波数シフトを採用し、
第3位相シフト量φ3と第4位相シフト量φ4のいずれかが3π/2以下の場合は、第2位相シフト量φ2がπより大きいか否かを判定し、第2位相シフト量φ2がπ以上である場合は、第2位相シフト量φ2に対応する第2ブリルアン周波数シフト又は第3位相シフト量φ3に対応する第3ブリルアン周波数シフトを採用し、第2位相シフト量φ2がπより小さい場合は、第1位相シフト量φ1に対応する第1ブリルアン周波数シフトを採用し、
第1~3ブリルアン周波数シフトに基づいてブリルアン周波数シフト波形を合成する
ことを特徴とする光ファイバ歪み及び温度測定装置。 - プローブ光を生成する光源部と、
前記プローブ光により測定対象となる光ファイバで発生する後方ブリルアン散乱光を、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部と、
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測定信号として出力するコヒーレント検波部と、
前記測定信号と同じ周波数を持つ局発信号を生成する電気信号生成部と、
前記測定信号と前記局発信号とをホモダイン検波して、周波数シフト量を取得するブリルアン周波数シフト取得部と
を備え、
前記ブリルアン周波数シフト取得部は、第1ブリルアン周波数シフト算出部、第2ブリルアン周波数シフト算出部、判定部及び90°位相シフト部を備え、
前記ブリルアン周波数シフト取得部に送られた測定信号は2分岐され、2分岐された一方の第1測定信号は前記第1ブリルアン周波数シフト算出部に送られ、他方の第2測定信号は前記第2ブリルアン周波数シフト算出部に送られ、
前記ブリルアン周波数シフト取得部に送られた局発信号は2分岐され、2分岐された一方の第1局発信号は前記第1ブリルアン周波数シフト算出部に送られる。他方の第2局発信号は、前記90°位相シフト部で90°の位相シフトを受けた後、前記第2ブリルアン周波数シフト算出部に送られ、
前記第1ブリルアン周波数シフト算出部は、前記第1測定信号及び前記第1局発信号に基づいて、0~πの範囲の位相シフト量φ1に対応する第1ブリルアン周波数シフトを取得し、
前記第2ブリルアン周波数シフト算出部は、前記第2測定信号及び前記第2局発信号に基づいて、π/2~3π/2の範囲の第2位相シフト量φ2に対応する第2ブリルアン周波数シフトを取得し、
前記判定部は、
第2位相シフト量φ2がπより大きいか否かを判定し、第2位相シフト量φ2がπ以上である場合は、第2位相シフト量φ2に対応する第2ブリルアン周波数シフトを採用し、 第2位相シフト量φ2がπより小さい場合は、第1位相シフト量φ1に対応する第1ブリルアン周波数シフトを採用し、
第1~2ブリルアン周波数シフトに基づいてブリルアン周波数シフト波形を合成する
ことを特徴とする光ファイバ歪み及び温度測定装置。 - プローブ光を生成する過程と、
前記プローブ光により測定対象となる光ファイバで発生する後方ブリルアン散乱光を、第1光路及び第2光路に2分岐する過程と、
前記第1光路及び前記第2光路のいずれか一方を伝播する光に、ビート周波数の周波数シフトを与える過程と、
前記第1光路及び前記第2光路のいずれか一方を伝搬する光に遅延を与える過程と、
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過程と、
前記合波光をヘテロダイン検波して差周波を測定信号として出力する過程と、
前記測定信号と同じ周波数を持つ局発信号を生成する過程と、
前記測定信号と前記局発信号とをホモダイン検波して、周波数シフト量を取得する過程と
を備え、
前記周波数シフト量を取得する過程は、
前記測定信号を、第1測定信号と第2測定信号に2分岐する過程と、
前記局発信号を、第1局発信号と第2局発信号に2分岐する過程と、
前記第1測定信号及び前記第1局発信号に基づいて、0~πの範囲の第1位相シフト量φ1に対応する第1ブリルアン周波数シフトと、φ3=2π-φ1で与えられる第3位相シフト量φ3に対応する第3ブリルアン周波数シフトを取得する過程と、
前記第2局発信号に90°の位相シフトを与えた後、前記第2測定信号及び前記第2局発信号に基づいて、π/2~3π/2の範囲の第2位相シフト量φ2に対応する第2ブリルアン周波数シフトと、第2位相シフト量φ2がπ以下であるときは、π-φ2で与えられ、第2位相シフト量φ2がπより大きいときは、3π-φ2で与えられる第4位相シフト量φ4に対応する第4ブリルアン周波数シフトを取得する過程と、
第3位相シフト量φ3と第4位相シフト量φ4が、ともに3π/2より大きい否かを判定し、第3位相シフト量φ3と第4位相シフト量φ4が、ともに3π/2より大きい場合は、第3位相シフト量φ3に対応する第3ブリルアン周波数シフトを採用し、
第3位相シフト量φ3と第4位相シフト量φ4のいずれかが3π/2以下の場合は、第2位相シフト量φ2がπより大きいか否かを判定し、第2位相シフト量φ2がπ以上である場合は、第2位相シフト量φ2に対応する第2ブリルアン周波数シフト又は第3位相シフト量φ3に対応する第3ブリルアン周波数シフトを採用し、
第2位相シフト量φ2がπより小さい場合は、第1位相シフト量φ1に対応する第1ブリルアン周波数シフトを採用する過程と
第1~3ブリルアン周波数シフトに基づいてブリルアン周波数シフト波形を合成する過程と
を備えることを特徴とする光ファイバ歪み及び温度測定方法。 - プローブ光を生成する過程と、
前記プローブ光により測定対象となる光ファイバで発生する後方ブリルアン散乱光を、第1光路及び第2光路に2分岐する過程と、
前記第1光路及び前記第2光路のいずれか一方を伝播する光に、ビート周波数の周波数シフトを与える過程と、
前記第1光路及び前記第2光路のいずれか一方を伝搬する光に遅延を与える過程と、
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過程と、
前記合波光をヘテロダイン検波して差周波を測定信号として出力する過程と、
前記第1電気信号と同じ周波数を持つ局発信号を生成する過程と、
前記測定信号と前記第2電気信号とをホモダイン検波して、周波数シフト量を取得する過程と
を備え、
前記周波数シフト量を取得する過程は、
前記測定信号を、第1測定信号と第2測定信号に2分岐する過程と、
前記局発信号を、第1局発信号と第2局発信号に2分岐する過程と、
前記第1測定信号及び前記第1局発信号に基づいて、0~πの範囲の位相シフト量φ1に対応する第1ブリルアン周波数シフトを取得する過程と、
第2局発信号に90°の位相シフトを与えた後、前記第2測定信号及び前記第2局発信号に基づいて、π/2~3π/2の範囲の第2位相シフト量φ2に対応する第2ブリルアン周波数シフトを取得する過程と、
第2位相シフト量φ2がπより大きいか否かを判定し、第2位相シフト量φ2がπ以上である場合は、第2位相シフト量φ2に対応する第2ブリルアン周波数シフトを採用し、第2位相シフト量φ2がπより小さい場合は、第1位相シフト量φ1に対応する第1ブリルアン周波数シフトを採用する過程と
第1~2ブリルアン周波数シフトに基づいてブリルアン周波数シフト波形を合成する過程と
を備えることを特徴とする光ファイバ歪み及び温度測定方法。
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Luis OROZCO,同期検波を活用し、微小信号を高精度に計測,アナログ・ダイアログ,米国,アナログ デバイセズ,2014年11月,VOL 48,https://www.analog.com/jp/analog-dialogue/articles/synchronous-detectors-facilitate-precision.html |
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