JPH0282133A - Method and instrument for measuring strain of optical fiber - Google Patents
Method and instrument for measuring strain of optical fiberInfo
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Abstract
Description
この発明は、光ファイバの長さ方向の歪状態を測定する
方法、及びその歪状態を測定する装置に関する。The present invention relates to a method for measuring the longitudinal strain state of an optical fiber, and an apparatus for measuring the strain state.
光ファイバは、現在ではほとんど全てがガラスから構成
されている。ところがガラスは脆性材料であるため、光
ファイバに引っ張り応力がかかると機械的な強度劣化が
生じる。光ファイバに引っ張り応力がかかっている場合
、光ファイバの表面の傷はその大きさがわずかなうちは
傷の伸長もゆっくりであるが、１μｍ程度になるとそれ
から光ファイバの破断に至るまでの時間は非常に短い。
そのなめ、光ファイバの機械的強度が劣化しているかど
うかを、実際に知ることは不可能であった。
もし、光ファイバの長さ方向の歪状態を知ることができ
れば、光ファイバく光フアイバケーブルを含む）の破断
の予防的な意味でも非常に大きな進歩といえる。
従来では、光ファイバの歪を光学的、電気的に知る方法
として、光ファイバの一端より光を入射し、他端から出
射する光を観測してその遅延時間を測定するものが知ら
れている。その−例としては、たとえば特願昭５３−１
４３７２２号公報に述べられているように、石英系光フ
ァイバを１ｃｍ引っ張ると光フアイバ内を伝搬する光の
伝搬時間が約４０ｐｓ長くなるので、これにより光ファ
イバの伸び量を知るというものである。
（発明が解決しようとする課題］
しかし、従来の光フアイバ中を伝搬する光の遅延時間を
測定して伸び量を知るというものでは、測定された伸び
量は被測定光ファイバの全長の伸び量であって、光ファ
イバが局所的に伸びている場合にはその位置を同定する
ことはできないし、特定の場所での伸び量を知ることも
不可能である。
この発明は、光ファイバが局所的に延びている場合のそ
の位置や、そこでの伸び量などを測定できる、光ファイ
バの長さ方向の歪状態の測定可能な歪測定方法及び歪測
定装置を提供することを目的とする。Optical fibers are now almost entirely made of glass. However, since glass is a brittle material, mechanical strength deterioration occurs when tensile stress is applied to the optical fiber. When tensile stress is applied to an optical fiber, the scratches on the surface of the optical fiber grow slowly as long as they are small in size, but once the scratches become about 1 μm, the time it takes for the optical fiber to break is slow. Very short. Therefore, it has been impossible to actually know whether the mechanical strength of the optical fiber has deteriorated. If it were possible to know the strain state of optical fibers in the longitudinal direction, it would be a huge advance in terms of preventing breakage of optical fibers (including optical fiber cables). Conventionally, a known method of optically and electrically determining strain in an optical fiber is to input light from one end of the optical fiber, observe the light emitted from the other end, and measure the delay time. . As an example, for example, Japanese Patent Application No. 53-1
As stated in Japanese Patent No. 43722, when a silica-based optical fiber is stretched by 1 cm, the propagation time of light propagating within the optical fiber increases by approximately 40 ps, and this is used to determine the amount of stretch of the optical fiber. (Problem to be solved by the invention) However, in the conventional method of determining the amount of elongation by measuring the delay time of light propagating in an optical fiber, the measured amount of elongation is the amount of elongation of the entire length of the optical fiber to be measured. Therefore, if the optical fiber is locally stretched, it is impossible to identify its position, and it is also impossible to know the amount of stretch at a specific location. It is an object of the present invention to provide a strain measuring method and a strain measuring device that can measure the strain state in the longitudinal direction of an optical fiber, which can measure the position of the optical fiber when it is extended, the amount of elongation there, and the like.
上記目的を達成するため、この発明による光ファイバの
歪測定方法は、被測定光ファイバの一端から単色性の光
パルスを入射し、後方に散乱されるブリルアン散乱光を
観測することを特徴とする。
また、被測定光ファイバの一端から単色性の光パルスを
入射するとともに、該被測定光ファイバの他端からプロ
ーブ光を入射して、上記の一端側においてプローブ光の
ブリルアンゲインを観測するようにしてもよい。
この発明による光ファイバの歪測定装置は、被測定光フ
ァイバの一端から単色性の光パルスを入射する第１の光
入射手段と、該被測定光ファイバの他端からプローブ光
を入射する第２の光入射手段と、上記の一端側において
プローブ光を検出する手段と、検出されたプローブ光の
波長を上記光パルス入射からの時間に関して求める手段
とからなることを特徴とする。In order to achieve the above object, the optical fiber strain measurement method according to the present invention is characterized in that a monochromatic light pulse is input from one end of an optical fiber to be measured, and Brillouin scattered light that is scattered backward is observed. . In addition, a monochromatic light pulse is input from one end of the optical fiber to be measured, and a probe light is input from the other end of the optical fiber to be measured, so that the Brillouin gain of the probe light is observed at the one end side. You can. The optical fiber strain measuring device according to the present invention includes a first light input means for inputting a monochromatic light pulse from one end of the optical fiber to be measured, and a second light input means for inputting a probe light from the other end of the optical fiber to be measured. The device is characterized by comprising a light input means, a means for detecting the probe light at the one end side, and a means for determining the wavelength of the detected probe light with respect to the time from the light pulse input.
被測定光ファイバの一端より光を入射すると、その光フ
アイバ中を伝搬する光は、コア内に発生している縦音響
モードと結合し、上記の光と逆方向に進むブリルアン散
乱光が発生する。このブリルアン散乱光の周波数は、上
記の光に比べて、縦音響モードの周波数分だけシフトし
ており、このシフト量は光ファイバに加えられた歪量に
よって変化する。そのため、入射する光をパルス状のも
のとし、後方に戻ってくるブリルアン散乱光の周波数シ
フトを観測することにより歪量を知ることができ、また
戻ってくるまでにかかる時間により歪が与えられた場所
を知ることができる。
このブリルアン散乱光はきわめて微弱であるため、他端
よりプローブ光を入射し、このプローブ光の伝搬に関す
るブリルアン利得のピーク周波数を求めると、高感度な
測定が可能となる。
光ファイバの歪測定装置として、被測定光ファイバの一
端から光パルスを入射するとともに他端からプローブ光
を入射して、一端側においてプローブ光を検出し、その
検出されたプローブ光の波長を上記光パルス入射からの
時間に関して求める構成をとることにより、歪が与えら
れた場所と歪量とを測定することができる。When light enters from one end of the optical fiber to be measured, the light propagating through the optical fiber combines with the longitudinal acoustic mode generated in the core, generating Brillouin scattered light that travels in the opposite direction to the above light. . The frequency of this Brillouin scattered light is shifted by the frequency of the longitudinal acoustic mode compared to the above-mentioned light, and the amount of shift changes depending on the amount of strain applied to the optical fiber. Therefore, the amount of distortion can be determined by making the incident light pulse-like and observing the frequency shift of the Brillouin scattered light that returns backward, and the amount of distortion given by the time it takes for the light to return. You can know the location. Since this Brillouin scattered light is extremely weak, highly sensitive measurement is possible by injecting the probe light from the other end and determining the peak frequency of the Brillouin gain related to the propagation of the probe light. As an optical fiber strain measurement device, a light pulse is input from one end of the optical fiber to be measured, and a probe light is input from the other end, the probe light is detected at one end, and the wavelength of the detected probe light is measured as above. By adopting a configuration that determines the time from the incidence of the optical pulse, it is possible to measure the location where strain is applied and the amount of strain.
つぎにこの発明の一実施例について図面を参照しながら
説明する。第１図は具体的な測定系を例示するものであ
り、この図を参照しながら本発明の歪測定方法及び歪測
定装置について説明すると、まず、被測定光ファイバ１
の一端からポンプ光がレンズ１１を介して入射される。
このポンプ光はレーザダイオード２から得られ、アイソ
レータ１４を介して変調器８１に入力され、パルス発生
器８２からのパルスに応じてパルス状に変調されたもの
である。このレーザダイオード２の特性は、スペクトル
が狭く且つ時間的に安定であることが必要である。ここ
で、アイソレータ１４を用いたのは、レーザダイオード
２に光フアイバ１等がらの戻り光や散乱光が入射するこ
とを避け、レーザダイオード２の安定した発振を行なう
ためである（後述のレーザダイオード３．４についての
アイソレータ１５．１６も同じである）。
光ファイバ１のコア内には縦音響モードが発生しており
、その周波数は石英系ガラスではおおよそ１１ＧＨｚの
オーダーになっている。光フアイバ１中を伝搬するポン
プ光はこの縦音響モードと結合し、ポンプ光の進行方向
と逆方向に進むブリルアン散乱光を発生させる。このブ
リルアン散乱光（ストークス光）の周波数はポンプ光の
周波数と比べて縦音響モードの周波数分だけシフトして
いる。
ポンプ光、縦音響波、ブリルアン光の関係を示すとつぎ
の■、■式のようになる。
シａ＝シ、、−シ嘉 ■
νｈ ＝ ２ Ｖ ａ ｎ ／λ ■ここで、記号は
、νが周波数
■が縦音響波の伝搬速度
ｎが光の屈折率
λが光の波長
であり、添え字は、ｐがポンプ光
Ｓが誘導ブリルアン散乱によ
るストークス光
ａが縦音響モード
をそれぞれ表わす。
この第１図の系では、ポンプ光パルスが進行するにつれ
て後方にストークス光を散乱するため、ポンプ光入射時
刻を基準として、時々刻々のストークス光の周波数シフ
ト量の測定を行なえば、対応する光ファイバの長さ方向
位置における縦音響モードの状態を知ることができる。
ポンプ光パルスの入射時刻からみたストークス光の到着
時刻ｔと光ファイバ１の入射端からの位置りとの関係は
、Ｌ ＝ ｔ ｎ ／ ２ ｃ ■となる。ここ
で、ｎは光ファイバ１のガラスの屈折率、Ｃは真空中の
光の速度である。そこで、ポンプ光のパルス幅は、観測
したい長さ方向の分解能で決定される。すなわち、光フ
アイバ１中を伝搬する光の伝搬速度はおおよそ５ ｎ
ｓ ｅ ｃ ／ ｍであるから、１０ｍの分解能が必要
であれば、５０ｎｓｅｃのパルス幅とする。
被測定光ファイバ１に実際に歪がかかったとき、その歪
量とブリルアン散乱光の周波数シフト量との関係はつぎ
のようになる。上記の式■から分かるように、光ファイ
バに長さ方向の引っ張り歪がかかると、■式右辺の音速
Ｖ、とガラスの屈折率ｎとが同時に変化し、縦音響モー
ドの周波数ν。
が変化する。まず、音速■１については、材料の超音波
検査などのデータから、ガラス材料に引っ張り応力をか
けると応力変化Ｓｋｇ／ｍｒｎ”あたり、−０，０ＩＸ
Ｓ％ ■
変化する。光の屈折率ｎについてはくこれは、厳密には
群居折率であるが）、応力変化Ｓ ｋ ｇ ／ ｍばあ
たり、
＋ｎ２（Ｐｔ２ Ｐ１□ｄ ｐｘ２σ）（Ｓ／Ｅ）
■変化する。ここで、１）１１とＰｔ２とはガラスの
歪光学テンソルの要素、σはガラスのポアソン比、Ｅは
ガラスのヤング率である。
ｎ＝１．４６
Ｐｔｔ＝０．１２１
り１２＝０．２７０
σ＝０．１７
Ｅ＝７２００ｋｇ／ｍｌＴ１２
などの値を０式に代入して整理すると、−Ｏ，００２Ｘ
Ｓ％ ■
変化することになる。よって、０式と０式とにより被測
定光ファイバ１にＳｋｇ／ｍｒｒ？の引っ張り応力を与
えると、ブリルアン散乱光の周波数変化は上記の式■よ
り、
−Ｏ，０１２ｘＳ％ ■
となることが分かる。
そこで、この後方に散乱するブリルアン散乱光を光フア
イバカプラ５で取り出し、受光器（アバランシェフォト
ダイオードなど）７で受けて、その周波数変化と、時間
とを計測すれば、歪が生じている場所及びその歪量を測
定できることになる。
ところが、ポンプ光によるブリルアン散乱光は非常に微
弱であるため、この実施例では、プローブ光を被測定光
ファイバ１の他端より入射するようにしている。このポ
ンプ光と反対方向に向かうプローブ光のうちブリルアン
散乱の周波数に相当する成分の利得が高くなるため、そ
の利得スペクトルを測定することにより高い感度で周波
数変化を測定できる。ここでは、プローブ光はレーザダ
イオード３より得てアイソレータ１５及びレンズ１２を
介して被測定光ファイバ１の他端に入射するが、このレ
ーザダイオード３には周波数掃引用電流発生器３１から
電流を供給してプローブ光の波長をポンプ光よりいくら
か長く、且つその波長の差がブリルアンシフト周波数の
近傍で掃引できるようにし、ブリルアン利得スペクトル
の測定ができるようにしている。
また、被測定光ファイバ１における長さ方向の情報を得
るため、受光器７の出力をボックスカー積分器８４に入
力し、遅延回路８３を経たパルス発生器８２の信号を基
準にして積分を行ない、その出力を信号処理回路８５に
送って、遅延回路８３の遅延時間に相当する光ファイバ
１の長さ方向位置でのブリルアン利得スペクトルを測定
するようにしている。そして、遅延回路８３の遅延時間
を掃引して光ファイバ１の長さ方向の各位置におけるブ
リルアン利得スペクトルを測定する。
さらに、この実施例では、プローブ光（誘導ブリルアン
光）の周波数を低い周波数に変換するためヘテロダイン
検波方式を採用しており、レーザダイオード４からの局
部発振用の光をアイソレータ１６及びレンズ１３を経、
且つ光フアイバカブラ６を介して導入し、誘導ブリルア
ン光とこのレーザダイオード４の光とをミキシングしそ
れらの間にビートを生じさせている。このようなヘテロ
ダイン検波により低い周波数のビート成分としてブリル
アンシフト周波数の検出が可能となる。ここでは、局部
発振用レーザダイオード４に周波数掃引用電流発生器４
１から電流供給して、プローブ光の周波数掃引周期より
も短い周期で周波数掃引し、受光器７以降で一定の低い
周波数成分のみを検出するようにしている。
プローブ光の周波数掃引によりブリルアン利得スペクト
ルが測定されるが、一般によく用いられる、コアにゲル
マニウムを添加したくクラッドは純粋石英ガラス）石英
系ガラスの単一モード光ファイバについては、第２図Ａ
のようなスペクトルが得られる。これに対して、コアが
微量のフッ素を添加したガラスからなり、クラッドがそ
れよりも多い量のフッ素を添加したガラスからなるフッ
素添加石英ガラスの単一モード光ファイバの場合は、第
２図Ｂのようになる。これらから、コアにゲルマニウム
を添加した単一モード光ファイバではブリルアン利得の
極大値を示す周波数が必ずしも単一周波数にならずいく
つかのピークを持つのに対して、フッ素添加単一モード
光ファイバではこのピークが１つになっていることが分
かる。これはゲルマニウムドープコアガラス中の音速の
方がクラッドガラス中の音速よりも遅くなるため、光フ
ァイバのコア内に複数の縦音響モードが伝搬可能になる
からである。この点からすると、歪の測定を行なうには
、複数の縦音響モードが伝搬しないフッ素添加単一モー
ド光ファイバの方が適していることになる。すなわち、
特別に歪測定のためのセンサ用として光ファイバを用い
る場合には、フッ素添加単一モード光ファイバを用いる
ことが望ましい。
第３図は被測定光ファイバ１として通常のゲルマニウム
添加石英系ガラスの単一モード光ファイバを用いた場合
の、測定結果の一例を示すものである。ここでは全長３
０００ｍの被測定光ファイバ１のうち中間の１０００ｍ
に０．６％の引っ張り歪を与えた。第３図では、ファイ
バ長１０００ｍから２０００ｍの間の区間でブリルアン
利得のピーク周波数が、他の区間に比べて０．１ＧＨｚ
程度小さくなっており゛、計算値とよく一致している。
なお、上記では、プローブ光は被測定光ファイバ１の他
端に配したレーザダイオード３により光ファイバ１の他
端に入射するようにしているが、このような配置の場合
、測定系の一部を被測定光ファイバ１の一端側に、他の
一部を遠く離れた他端側に配置しなければならず、実際
に敷設された光ファイバの歪測定を行なうには不便であ
る。そこで、第４図に示すように、プローブ光の光源を
ポンプ光の光源とともに光フアイバケーブル９の近端側
に配置し、光フアイバケーブル９内の、被測定光ファイ
バ１とは異なる他の光ファイバ９１を介してプローブ光
を他端側に送ることが考えられる。この場合、プローブ
光を送るための光ファイバ９１と被測定光ファイバ１と
をあらかじめ遠端において接続点９２で接続し、遠端に
おいてプローブ光を折り返して被測定光ファイバ１の遠
端に入射するようにしている。Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 illustrates a specific measurement system, and to explain the strain measurement method and strain measurement apparatus of the present invention with reference to this diagram, first, the optical fiber to be measured 1 is
Pump light is incident from one end of the lens 11 through the lens 11 . This pump light is obtained from the laser diode 2, is input to the modulator 81 via the isolator 14, and is modulated into pulses according to pulses from the pulse generator 82. The characteristics of this laser diode 2 require that the spectrum be narrow and stable over time. The reason why the isolator 14 is used here is to avoid returning light and scattered light from the optical fiber 1 etc. from entering the laser diode 2, and to ensure stable oscillation of the laser diode 2. The same is true for isolators 15.16 for 3.4). A longitudinal acoustic mode is generated within the core of the optical fiber 1, and its frequency is approximately on the order of 11 GHz in silica glass. The pump light propagating through the optical fiber 1 combines with this longitudinal acoustic mode to generate Brillouin scattered light that travels in the opposite direction to the traveling direction of the pump light. The frequency of this Brillouin scattered light (Stokes light) is shifted by the frequency of the longitudinal acoustic mode compared to the frequency of the pump light. The relationship between pump light, longitudinal acoustic waves, and Brillouin light is expressed by the following equations (1) and (2). Shea = Shi,, - Shika ■ νh = 2 V a n /λ ■ Here, ν is the frequency ■ is the propagation speed of the longitudinal acoustic wave n is the refractive index of light λ is the wavelength of the light, The subscripts p, pump light S, and Stokes light a caused by stimulated Brillouin scattering represent the longitudinal acoustic mode, respectively. In the system shown in Fig. 1, the Stokes light is scattered backward as the pump light pulse progresses, so if the frequency shift of the Stokes light is measured moment by moment with the pump light incident time as a reference, the corresponding light The state of the longitudinal acoustic mode at the longitudinal position of the fiber can be known. The relationship between the arrival time t of the Stokes light from the input time of the pump light pulse and the position from the input end of the optical fiber 1 is L = t n /2 c (2). Here, n is the refractive index of the glass of the optical fiber 1, and C is the speed of light in vacuum. Therefore, the pulse width of the pump light is determined by the resolution in the length direction to be observed. That is, the propagation speed of light propagating through the optical fiber 1 is approximately 5 n
sec/m, so if a resolution of 10 m is required, the pulse width is set to 50 nsec. When the optical fiber 1 to be measured is actually strained, the relationship between the amount of strain and the amount of frequency shift of the Brillouin scattered light is as follows. As can be seen from the above equation (2), when the optical fiber is subjected to tensile strain in the longitudinal direction, the sound velocity V on the right side of the equation (2) and the refractive index n of the glass change simultaneously, and the frequency ν of the longitudinal acoustic mode changes. changes. First, regarding the speed of sound (1), based on data such as ultrasonic testing of materials, when tensile stress is applied to a glass material, the stress change Skg/mrn" is -0.0IX
S% ■ Changes. Regarding the refractive index of light (n, strictly speaking, it is the group refractive index), the stress change S k g / m is +n2 (Pt2 P1□d px2σ) (S/E)
■Change. Here, 1) 11 and Pt2 are elements of the strain optical tensor of the glass, σ is the Poisson's ratio of the glass, and E is the Young's modulus of the glass. Substituting values such as n=1.46 Ptt=0.121 Ri12=0.270 σ=0.17 E=7200kg/mlT12 into equation 0 and sorting it out, -O,002X
S% ■ Will change. Therefore, Skg/mrr? It can be seen from the above equation (2) that when a tensile stress of is applied, the frequency change of the Brillouin scattered light becomes -O,012xS% (2). Therefore, if this backward scattered Brillouin scattered light is extracted by an optical fiber coupler 5, received by a light receiver (such as an avalanche photodiode) 7, and its frequency change and time are measured, it is possible to determine where the distortion is occurring. This means that the amount of distortion can be measured. However, since the Brillouin scattered light caused by the pump light is very weak, in this embodiment, the probe light is made to enter the optical fiber 1 to be measured from the other end. Of the probe light traveling in the opposite direction to the pump light, the gain of the component corresponding to the frequency of Brillouin scattering is high, so by measuring the gain spectrum, frequency changes can be measured with high sensitivity. Here, probe light is obtained from a laser diode 3 and enters the other end of the optical fiber 1 to be measured via an isolator 15 and a lens 12, but a current is supplied to this laser diode 3 from a frequency sweeping current generator 31. The wavelength of the probe light is made somewhat longer than that of the pump light, and the difference in wavelength can be swept in the vicinity of the Brillouin shift frequency, thereby making it possible to measure the Brillouin gain spectrum. In addition, in order to obtain information in the length direction of the optical fiber 1 to be measured, the output of the optical receiver 7 is input to a boxcar integrator 84, and integration is performed using the signal from the pulse generator 82 that has passed through the delay circuit 83 as a reference. , the output thereof is sent to a signal processing circuit 85 to measure the Brillouin gain spectrum at a position in the length direction of the optical fiber 1 corresponding to the delay time of the delay circuit 83. Then, the delay time of the delay circuit 83 is swept to measure the Brillouin gain spectrum at each position in the length direction of the optical fiber 1. Furthermore, in this embodiment, a heterodyne detection method is adopted to convert the frequency of the probe light (stimulated Brillouin light) to a lower frequency, and the light for local oscillation from the laser diode 4 is passed through the isolator 16 and the lens 13. ,
In addition, the stimulated Brillouin light and the light from the laser diode 4 are introduced through an optical fiber coupler 6, and a beat is generated between them. Such heterodyne detection makes it possible to detect the Brillouin shift frequency as a low frequency beat component. Here, a frequency sweep current generator 4 is connected to the local oscillation laser diode 4.
1, the frequency is swept at a shorter period than the frequency sweep period of the probe light, and only a certain low frequency component is detected after the light receiver 7. The Brillouin gain spectrum is measured by frequency sweeping the probe light, and for a commonly used single-mode optical fiber made of silica glass (the core is doped with germanium and the cladding is pure silica glass), see Figure 2A.
A spectrum like this is obtained. On the other hand, in the case of a single mode optical fiber made of fluorine-doped silica glass, the core is made of glass doped with a small amount of fluorine and the cladding is made of glass doped with a larger amount of fluorine, as shown in Figure 2B. become that way. From these, it can be seen that in a single mode optical fiber whose core is doped with germanium, the frequency at which the maximum value of Brillouin gain occurs is not necessarily a single frequency but has several peaks, whereas in a fluorine doped single mode optical fiber, It can be seen that these peaks are one. This is because the speed of sound in the germanium-doped core glass is lower than the speed of sound in the cladding glass, allowing a plurality of longitudinal acoustic modes to propagate within the core of the optical fiber. From this point of view, a fluorine-doped single mode optical fiber in which multiple longitudinal acoustic modes do not propagate is more suitable for measuring strain. That is,
When using an optical fiber as a sensor for measuring strain, it is desirable to use a fluorine-doped single mode optical fiber. FIG. 3 shows an example of measurement results when a normal germanium-doped silica glass single mode optical fiber is used as the optical fiber 1 to be measured. Here the total length is 3
000m of the optical fiber 1 to be measured, the middle 1000m
A tensile strain of 0.6% was applied to. In Figure 3, the peak frequency of the Brillouin gain in the fiber length section between 1000 m and 2000 m is 0.1 GHz compared to other sections.
It is much smaller, and agrees well with the calculated value. In the above, the probe light is made to enter the other end of the optical fiber 1 by the laser diode 3 placed at the other end of the optical fiber 1 to be measured, but in such an arrangement, part of the measurement system must be placed at one end of the optical fiber 1 to be measured, and the other part must be placed far away from the other end, which is inconvenient for measuring strain on an actually installed optical fiber. Therefore, as shown in FIG. 4, the light source of the probe light and the light source of the pump light are arranged on the near end side of the optical fiber cable 9, and the other light source in the optical fiber cable 9, which is different from the optical fiber 1 to be measured, is It is conceivable to send the probe light to the other end via the fiber 91. In this case, the optical fiber 91 for transmitting the probe light and the optical fiber 1 to be measured are connected in advance at the connection point 92 at the far end, and the probe light is turned back at the far end and enters the far end of the optical fiber 1 to be measured. That's what I do.
この発明の光ファイバの歪測定方法及び歪測定装置によ
れば、ブリルアン散乱による周波数シフト量が光ファイ
バに加えられた歪量によって変化していることに着目し
、光フアイバ中の光の伝搬時間に応じた周波数シフト量
を測定することにより、容易且つ正確に歪量及び歪の加
えられた場所を求めることができる。According to the optical fiber strain measuring method and strain measuring device of the present invention, focusing on the fact that the amount of frequency shift due to Brillouin scattering changes depending on the amount of strain applied to the optical fiber, the propagation time of light in the optical fiber is By measuring the amount of frequency shift corresponding to , it is possible to easily and accurately determine the amount of distortion and the location where the distortion is applied.
第１図はこの発明の一実施例のブロック図、第２図は一
般的な単一モード光ファイバにおけるブリルアン利得ス
ペクトルを示すグラフ、第３図は測定結果の一例を示す
グラフ、第４図は他の実施例を説明するための模式図で
ある。
１・・・被測定光ファイバ、２・・・ポンプ光用レーザ
ダイオード、３・・・プローブ光用レーザダイオード、
４・・局部発振用レーザダイオード、５．６・・・光フ
アイバカプラ、７・・・受光器、１１．１２．１３・・
・レンズ、１１１５．１６・・・アイソレータ、３１．
４１・・・周波数掃引用電流発生器、８１・・・変調器
、８２・・・パルス発生器、８３・・・遅延回路、８４
・・・ボックスカー積分器、８５・・・信号処理回路、
９・・・光フアイバケーブル、９１・・・光ファイバ、
９２・・・接続点。Fig. 1 is a block diagram of an embodiment of the present invention, Fig. 2 is a graph showing a Brillouin gain spectrum in a general single mode optical fiber, Fig. 3 is a graph showing an example of measurement results, and Fig. 4 is a graph showing an example of the measurement results. FIG. 7 is a schematic diagram for explaining another embodiment. 1... Optical fiber to be measured, 2... Laser diode for pump light, 3... Laser diode for probe light,
4... Laser diode for local oscillation, 5.6... Optical fiber coupler, 7... Light receiver, 11.12.13...
- Lens, 1115.16... Isolator, 31.
41... Frequency sweep current generator, 81... Modulator, 82... Pulse generator, 83... Delay circuit, 84
...Boxcar integrator, 85...Signal processing circuit,
9... Optical fiber cable, 91... Optical fiber,
92... Connection point.
Claims (3)
入射し、後方に散乱されるブリルアン散乱光を観測する
ことを特徴とする光ファイバの歪測定方法。(1) A method for measuring strain on an optical fiber, which comprises inputting a monochromatic light pulse from one end of the optical fiber to be measured and observing the Brillouin scattered light scattered backward.
入射するとともに、該被測定光ファイバの他端からプロ
ーブ光を入射して、上記の一端側においてプローブ光の
ブリルアンゲインを観測することを特徴とする光ファイ
バの歪測定方法。(2) Injecting a monochromatic light pulse from one end of the optical fiber to be measured, and injecting the probe light from the other end of the optical fiber to be measured, and observing the Brillouin gain of the probe light at the one end side. An optical fiber strain measurement method characterized by:
入射する第１の光入射手段と、該被測定光ファイバの他
端からプローブ光を入射する第２の光入射手段と、上記
の一端側においてプローブ光を検出する手段と、検出さ
れたプローブ光の波長を求める手段とからなることを特
徴とする光ファイバの歪測定装置。(3) a first light input means for inputting a monochromatic light pulse from one end of the optical fiber to be measured; a second light input means for inputting the probe light from the other end of the optical fiber to be measured; An optical fiber strain measuring device comprising means for detecting probe light at one end and means for determining the wavelength of the detected probe light.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63234650A JPH07122603B2 (en) | 1988-09-19 | 1988-09-19 | Optical fiber strain measuring method and strain measuring apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63234650A JPH07122603B2 (en) | 1988-09-19 | 1988-09-19 | Optical fiber strain measuring method and strain measuring apparatus |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0282133A true JPH0282133A (en) | 1990-03-22 |
| JPH07122603B2 JPH07122603B2 (en) | 1995-12-25 |
Family
ID=16974345
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63234650A Expired - Lifetime JPH07122603B2 (en) | 1988-09-19 | 1988-09-19 | Optical fiber strain measuring method and strain measuring apparatus |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07122603B2 (en) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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1988
- 1988-09-19 JP JP63234650A patent/JPH07122603B2/en not_active Expired - Lifetime
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| CN112654840B (en) * | 2018-09-07 | 2023-09-05 | 横河电机株式会社 | Optical fiber characteristic measuring device and optical fiber characteristic measuring method |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07122603B2 (en) | 1995-12-25 |
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