JPH034856B2 - - Google Patents

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JPH034856B2
JPH034856B2 JP56168052A JP16805281A JPH034856B2 JP H034856 B2 JPH034856 B2 JP H034856B2 JP 56168052 A JP56168052 A JP 56168052A JP 16805281 A JP16805281 A JP 16805281A JP H034856 B2 JPH034856 B2 JP H034856B2
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JP
Japan
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optical fiber
light
stokes
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optical
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JP56168052A
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English (en)
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JPS5870140A (ja
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Masataka Nakazawa
Masamitsu Tokuda
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01MTESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M11/00Testing of optical apparatus; Testing structures by optical methods not otherwise provided for
    • G01M11/30Testing of optical devices, constituted by fibre optics or optical waveguides
    • G01M11/31Testing 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
    • G01M11/319Reflectometers using stimulated back-scatter, e.g. Raman or fibre amplifiers

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Testing Of Optical Devices Or Fibers (AREA)
  • Light Guides In General And Applications Therefor (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は光フアイバに光パルスを入射し、そ
の光フアイバ内よりの後方レイリー散乱による反
射光を受光することによりその光フアイバの破断
点検出又は/及び損失測定を行う光フアイバ破断
点検出装置に関するものである。
従来のこの種の装置は光源として0.8μm帯及び
1.3μm帯の半導体レーザもしくは1.06μmYAGレ
ーザを使用している。波長0.8μm帯の半導体レー
ザを用いると、1W程度の出力が得られるが、そ
の波長では光フアイバの損失が2.5dB/Kmと大き
いため、破断点検出距離は多モード光フアイバで
10Km以下である。1.3μm帯の半導体レーザを用い
ると光フアイバの損失は約0.6dB/Kmと小さくな
るが、逆に光出力が5mW程度と小さいため、結
局、破断点検出距離は多モード光フアイバで20Km
程度以下である。波長1.06μmのYAGレーザを用
いると、10W以上の光パワーを単一モード光フア
イバに入射できるが、光フアイバの損失が約
1dB/Kmであるため、破断点検出距離は単一モー
ド光フアイバで20Km程度以下である。
一方、光フアイバの損失は波長1.5〜1.6μmで
最小になるため、長尺光フアイバの破断点検出に
は高出力の1.5μm帯光源が最適である。最近、
1.3μm帯における破断点検出装置が盛んに検討さ
れ始めているが、1.5μm帯での装置はまだ出現す
るに致つてない。これは1.5μm帯光源の作製が非
常に難しいことに起因する。
また、従来の破断点検出の波長は、光源の発振
波長のみに限定されるために、光フアイバの損失
波長特性を測定することができなかつた。
一方、被測定光フアイバに強い光パルスを伝播
させ、それによつて生じるラマン散乱光を用いた
破断点検出装置が考えられているが、ラマン散乱
により得られるストークス光が被測定光フアイバ
の材質で規定されるため、それ以外の波長におけ
る破断点検出を行うことができない。またこの場
合は光フアイバの入射端からラマン散乱が発生す
るまでの長さにおいては破断点を検出できない。
更に単一モード光フアイバではラマン散乱による
誘導光のスペクトルが連続的であるため、実質的
には測定ができないなどの欠点がある。
この発明はこれらの欠点を解決し、1.5μm帯で
の超長尺光フアイバの破断点検出を行なうため
に、例えば波長1.32μmYAGレーザを励起光とし
て被測定光フアイバとは別の多モード光フアイバ
に誘導ラマン散乱光を発生させ、その光を分光し
て被測定光フアイバに入射させるようにしたもの
であり、以下図面について詳細に説明する。
第1図はこの発明の実施例を示し、光パルス発
生器11よりの測定用光パルスは光方向性結合器
12を通じて被測定光フアイバ13の一端に入射
される。その被測定光フアイバ13に入射された
光パルスが光フアイバ中を伝播するにしたがつて
レイリー散乱を生じ、その散乱のうちの極くわず
かな量の光が光フアイバ13の入射端に戻り(こ
れは後方レイリー散乱光と呼ばれる)、これによ
り更に再び光方向性結合器12に入り、光検出器
14に入る。光検出器14よりの電気的出力は増
幅器15で増幅され、更に必要に応じて信号処理
系16で平均化処理が施され、また対数変換さ
れ、その結果は例えばレコーダ17で記録され
る。
被測定光フアイバ13内で散乱して戻つてくる
光は、光フアイバ13の入射点より散乱点までの
長さに応じた損失情報を含んでおり、これがレコ
ーダ17の記録に現わすことができ、損失測定を
行なうことができ、また、破断点でその損失が急
に変化するため破断点も検出できる。
この発明では光パルス発生器11として、光パ
ルス源18と、その光パルス源18よりの光パル
スが入射される多モード光フアイバ19と、その
多モード光フアイバ19で発生した誘導ラマン散
乱にもとずくストークス光の特定のものを選択し
て被測定光フアイバ13へ入射させる分光手段2
1とより構成する。光パルス源源18は例えば電
気パルス発生器22からの電気パルスにより励起
用光源23の出力光をパルス変調するものであ
る。励起用光源23は例えば波長1.32μmのNd:
YAGレーザであり、電気パルス発生器22から
の電気パルスによりQスイツチ発振を開始し、
100ns程度の光パルス幅で出力数KWの光パルス
を発生する。その光パルスは誘導ラマン散乱を生
じさせる長さ1Km程度のシリカ系の多モード光フ
アイバ19に結合レンズ24を介して入射する。
このストークス光発生用多モード光フアイバ19
の損失波長特性例を第2図に示す。
このように強力な光パルスが多モード光フアイ
バ19に入射されると、誘導ラマン散乱によりス
トークス光が第3図に示すように発生する。この
第3図で光フアイバ19の長さは1.7Km、その入
力光は1KWである。同図より第1,第2,第3
のストークス光の各波長1.40μm、1.49μm、1.59μ
mであることがわかる。これらのストークス光の
うち、例えば第2のストークス光(波長1.49μm)
のみを分光器21で選択的に取り出す。この選択
された第2のストークス光は結合レンズ25、結
合用光フアイバ26などを通じて光方向性結合器
12を経て、被測定光フアイバ13に入射する。
実験によれば第3図に示した例において、第2
のストロークス光の出力は、約1Wであり、それ
を多モード光フアイバ26に結合させ、更に光方
向性結合器12を経た後の光出力は約100mWで
あつた。この光パルスにより先に述べたように、
被測定光フアイバ13に対する損失測定及び破断
点検出が行なわれる。
長さ21Kmのグレーデツト形多モード光フアイ
バ13の破断点検出と損失測定の結果を第4図に
示す。同図Aは後方散乱光の実波形であり、平均
回数は1000回である。この信号の対数変換後の波
形を同図Bに示す。同図Bよりこの光フアイバ1
3の波長1.5μmでの減衰損失は0.5dB/Kmであり、
21Km地点での破断点が明確に判別できる。同図B
の損失特性の傾きの直線部分を雑音レベルまで延
長すると、この実験例では約30Kmまで破断点検出
が可能であることがわかる。
最近では1.39μmにおけるOH基による吸収損失
の小さい光フアイバが得られるようになつたが、
その場合は前記例では第1のストークス光を使用
して1.4μmの光パルスで上記の測定を行なえばよ
い。
Nd:YAGレーザの1.3μm帯発振線には、1.32μ
mの他に1.34μm線がある。1.34μm線を励起光と
したときの誘導ラマン散乱による第2のストーク
ス光の波長は1.52μm付近に位置する。シリカ系
光フアイバの損失最小値は1.55μm付近で達成さ
れるために、シリカ系光フアイバを被測定光フア
イバ13とする場合は1.32μmを励起光とするよ
りも1.34μmを励起光とし、その第2のストーク
ス光を測定光パルスとする方が破断点検出距離は
増す。第3図に示したように第1のストークス光
の出力は第2のストークス光のそれに比べて2倍
程度大きいために、被測定用光フアイバ13にさ
らに大きな光出力を入射できる。これを実現する
ために、例えばシリカ系光フアイバの第1のスト
ークス光を1.55μmに発生させる場合、励起光と
して波長1.45μmの光源を用いるとよい。
この方法とは別に励起光は1.3μm帯Nd:YAG
レーザの出力光とし、ストークスシフト量が異な
る光フアイバを用いる方法もある。例えば、二硫
化炭素をコア材料とした液体コア光フアイバのス
トークスシフトは約660cm-1であるため、波長
1.32μmの光を励起光とすると、第1,第2のス
トークス光の波長はそれぞれ1.45μm、1.60μmに
なる。波長1.34μmの光を励起光とすると第1,
第2のストークス光の波長は1.47μm、1.63μmに
位置する。従つて、その第1のストークス光の波
長がシリカ系光フアイバの最小損失領域に接近し
ているため、第1のストークス光から長尺光フア
イバの破断点検出に用いることができる。
第1のストークス光を1.55μmに発生させるた
めには、波長1.32μm及び1.34μmを励起光とする
とそれぞれストークスシフトとして1124cm-1及び
1107cm-1を有する材料が必要となる。1100cm-1
度のストークスシフトを生ずるものとしては、ニ
トロベンゼン、トルエン、ニトロメタン、m−ニ
トロトルエン、エチルベンゼン、m−ジクロルベ
ンゼン等があり、これらをコア材料として液体コ
ア光フアイバを作り、これをストークス光発生用
多モード光フアイバ19とすればよい。
液体コア光フアイバをストークス光発生用多モ
ード光フアイバとして用いるとラマン利得がシリ
カ系フアイバに比べて約100倍大きいため、誘導
ラマン散乱のしきい値がかなり低下する。従つ
て、励起用光源23のパワーを低くして充分なス
トークス光出力が得られる。また、利得が大きい
ため、多モード光フアイバ19としてシリカ系光
フアイバでは長さ1Km程度必要であつたものが、
液体コア光フアイバによれば数10mで同様の誘導
ラマンを発生させるこをができる。
一般に、誘導ラマン散乱の第1のストークス光
への励起光の変換効率は少なくとも10%以上であ
る。1KWの光フアイバ入力とすると第1のスト
ークス光出力は100W程度となる。分光器21を
経て、実際に被測定単一モード光フアイバ13へ
入射する光パワーはさらにその10%程度である。
従つて、少なくとも数W程度の光パワーは単一モ
ード光フアイバ13に入射できることになる。こ
の光パワーは往復で約40dBの破断点検出を可能
とするのに充分である。これを光フアイバの
1.55μmでの損失0.2dB/Kmで換算すると、片道
100Kmの単一モードフアイバの破断点検出が可能
となる。
また、多成分ガラス光フアイバ、プラスチツク
クラツド光フアイバ、プラスチツク光フアイバを
ストークス光発生用多モード光フアイバ19とし
て用いると、さらに広範囲のストークス光が得ら
れるため、多波長での破断点検出が行なえる。
更に、ストークスシフト量の異なつた液体コア
光フアイバを数種類用意し、多波長での損失測定
を行うことにより、光フアイバの損失波長特性も
測定できる。
以上説明したように、今まで実現できなかつた
1.5m帯での光フアイバの破断点検出又は/及び
損失測定が簡単な構成で容易に行なえるため、超
長尺光フアイバの破断点検出、損失測定に威力を
発揮する。また、1つの励起用光源に対して、ス
トークスシフト量の異なつた誘導ラマン用フアイ
バを接続するだけで、数多くの異なつた波長での
光が得られるので、容易に多波長での損失測定が
行なえる利点がある。或は同一のストークス光発
生用多モード光フアイバに発生している複数のス
トークス光の任意のものを、分光器21として選
択波長を変化できるものを用いて選択して多波長
での破断点検用検出、損失測定を行うことができ
る。
単一モード光フアイバで誘導ラマン散乱を起さ
せると、3光子混合、4光子混合などの散乱が生
ずるため、散乱スペクトルは連続的になり、パワ
ーの分散が生じ、多モード光フアイバにより目的
のストークス光を得る場合と比較してパワーが小
さいものとなる。しかも単一波長のストークス光
を選択することについて多モード光フアイバのス
トークス光の選択の方が容易である。更に単一モ
ード光フアイバの誘導ラマン散乱は散乱スペクト
ルが連続となるため、被測定光フアイバ自体で誘
導ラマン散乱を起させて破断点検出、損失測定を
行なうことは、被測定光フアイバとして多モード
光フアイバに限られ、単一モード光フアイバに対
して行うことは困難である。更に被測定光フアイ
バ自体で誘導ラマン散乱を起させる場合は、測定
できる波長がその光フアイバの材質で規定され、
各種の波長を用いることはできない。しかし、こ
の発明によれば多モード光フアイバを用い誘導ラ
マン散乱で生じたストークス光を分光手段で選択
するため単一モード光フアイバに対する測定もで
き、かつ測定波長も容易に変えることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の実施例を示すブロツク図、
第2図は第1図のストークス光発生用多モード光
フアイバ19の損失波長特性図、第3図はその光
フアイバから発生したラマンスペクトル図、第4
図は分光器を通して得られた波長1.5μmの光によ
る破断点検出の測定結果を示す図である。 11:光パルス発生器、12:光方向性結合
器、13:被測定光フアイバ、14:光検出器、
15:増幅器、16:平均化処理及び対数変換、
17:レコーダ、18:光パルス源、19:スト
ークス光発生用多モード光フアイバ、21:分光
器、22:電気パルス発生器、23:励起用光源
としての1.32μm、Nd:YAGレーザ。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 被測定光フアイバに測定光パルスを入射し、
    その被測定光フアイバ内よりの後方レイリー散乱
    による反射光を受光してその被測定光フアイバの
    破断点検出又は/及び損失測定を行う光フアイバ
    破断点検出装置において、高出力単一波長の光パ
    ルスを発生する光パルス源と、その光パルスが入
    射され、誘導ラマン散乱によりストークス光が発
    生させられる多モード光フアイバと、その多モー
    ド光フアイバより出射されたストークス光の1つ
    を選択して上記測定光パルスとして上記被測定光
    フアイバに入射させる分光手段とを設けたことを
    特徴とする光フアイバ破断点検出装置。
JP16805281A 1981-10-21 1981-10-21 光フアイバ破断点検出装置 Granted JPS5870140A (ja)

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JP16805281A JPS5870140A (ja) 1981-10-21 1981-10-21 光フアイバ破断点検出装置

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JP16805281A JPS5870140A (ja) 1981-10-21 1981-10-21 光フアイバ破断点検出装置

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JPS5870140A JPS5870140A (ja) 1983-04-26
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ID=15860931

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4994059A (en) * 1986-05-09 1991-02-19 Gv Medical, Inc. Laser catheter feedback system
JP5124490B2 (ja) 2007-02-09 2013-01-23 株式会社フジクラ ファイバレーザ

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS56164936A (en) * 1980-05-26 1981-12-18 Nec Corp Searching device for fault point of optical fiber

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JPS5870140A (ja) 1983-04-26

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