JPH0688751A - 光周波数掃引係数の測定方法 - Google Patents
光周波数掃引係数の測定方法Info
- Publication number
- JPH0688751A JPH0688751A JP23972392A JP23972392A JPH0688751A JP H0688751 A JPH0688751 A JP H0688751A JP 23972392 A JP23972392 A JP 23972392A JP 23972392 A JP23972392 A JP 23972392A JP H0688751 A JPH0688751 A JP H0688751A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- frequency
- brillouin
- laser
- optical
- measured
- 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.)
- Pending
Links
Landscapes
- Lasers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 被測定レーザのパラメータＸの変化ΔＸに対
するその被測定レーザの発振光周波数ＦのΔＦが ΔＦ＝Ｋ・ΔＸ で表されるときの光周波数掃引係数Ｋを簡易かつ経済的
に測定する。 【構成】 相対差が既知の複数のブリルアン周波数シフ
トをもつ周波数参照物質８に被測定レーザ７からの出射
光を入射し、個々のブリルアン周波数シフトに対応する
ブリルアンラインから、それが得られるパラメータＸの
変化ΔＸを求め、またブルアンラインの間隔が周波数の
変化ΔＦに対応していることから、これらの値により光
周波数掃引係数Ｋを求める。
するその被測定レーザの発振光周波数ＦのΔＦが ΔＦ＝Ｋ・ΔＸ で表されるときの光周波数掃引係数Ｋを簡易かつ経済的
に測定する。 【構成】 相対差が既知の複数のブリルアン周波数シフ
トをもつ周波数参照物質８に被測定レーザ７からの出射
光を入射し、個々のブリルアン周波数シフトに対応する
ブリルアンラインから、それが得られるパラメータＸの
変化ΔＸを求め、またブルアンラインの間隔が周波数の
変化ΔＦに対応していることから、これらの値により光
周波数掃引係数Ｋを求める。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は光計測その他で使用され
る光周波数を掃引することのできるレーザの較正に利用
する。特に、被測定レーザの発振光周波数がパラメータ
の変化に対してどれだけ変化するかを測定する方法に関
する。
る光周波数を掃引することのできるレーザの較正に利用
する。特に、被測定レーザの発振光周波数がパラメータ
の変化に対してどれだけ変化するかを測定する方法に関
する。
【０００２】
【従来の技術】光計測の分野ではレーザ光の光周波数を
掃引して計測することが従来から行われており、正確な
光周波数の掃引が求められている。レーザ光の光周波数
Ｆは、例えば半導体レーザの場合であれば駆動電流また
は温度、光励起レーザの場合であれば励起光パワーなど
のパラメータＸを変化させることにより掃引できる。そ
して、ある種類のパラメータＸi を考えると、光周波数
のΔＦとそのパラメータＸi の変化ΔＸi とは比例関係
にあり、 ΔＦ＝Ｋi ・ΔＸi …（１） で表すことができる。ただし、ｉはパラメータの種類を
表す添字である。また、Ｘi を変化させるときには、他
のパラメータＸj （ｊ≠ｉ）は所定の値ｘ0jに固定して
おくものとする。
掃引して計測することが従来から行われており、正確な
光周波数の掃引が求められている。レーザ光の光周波数
Ｆは、例えば半導体レーザの場合であれば駆動電流また
は温度、光励起レーザの場合であれば励起光パワーなど
のパラメータＸを変化させることにより掃引できる。そ
して、ある種類のパラメータＸi を考えると、光周波数
のΔＦとそのパラメータＸi の変化ΔＸi とは比例関係
にあり、 ΔＦ＝Ｋi ・ΔＸi …（１） で表すことができる。ただし、ｉはパラメータの種類を
表す添字である。また、Ｘi を変化させるときには、他
のパラメータＸj （ｊ≠ｉ）は所定の値ｘ0jに固定して
おくものとする。
【０００３】式（１）により、光周波数の変化ΔＦが表
されるとき、比例係数である光周波数掃引係数Ｋi を事
前に求めておけば、掃引時の光の周波数を例えば干渉法
などの複雑な方法で測定しなくても、パラメータＸi の
変化量ΔＸi から周波数の変化量ΔＦを知ることができ
る。
されるとき、比例係数である光周波数掃引係数Ｋi を事
前に求めておけば、掃引時の光の周波数を例えば干渉法
などの複雑な方法で測定しなくても、パラメータＸi の
変化量ΔＸi から周波数の変化量ΔＦを知ることができ
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、一度求めたＫ
i の値が長期間にわたって有効なわけではない。それ
は、Ｋi がＸj にも依存し、かつ、Ｘj ＝ｘ0jに設定し
たつもりでも、現実的にはレーザの電源のオン、オフ操
作、レーザのわずかな光学的軸ずれその他により、Ｘj
がｘ0jからわずかながらずれた値になるからである。し
たがって、光周波数掃引係数を頻繁に較正する必要があ
る。従来は、干渉法その他の複雑な方法で光周波数を測
定しながら光周波数掃引係数を較正する必要があった。
i の値が長期間にわたって有効なわけではない。それ
は、Ｋi がＸj にも依存し、かつ、Ｘj ＝ｘ0jに設定し
たつもりでも、現実的にはレーザの電源のオン、オフ操
作、レーザのわずかな光学的軸ずれその他により、Ｘj
がｘ0jからわずかながらずれた値になるからである。し
たがって、光周波数掃引係数を頻繁に較正する必要があ
る。従来は、干渉法その他の複雑な方法で光周波数を測
定しながら光周波数掃引係数を較正する必要があった。
【０００５】本発明は、このような課題を解決し、簡易
かつ経済的に光周波数掃引係数を測定する方法を提供す
ることを目的とする。
かつ経済的に光周波数掃引係数を測定する方法を提供す
ることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、相対差が既知
の複数のブリルアン周波数シフトをもつ物質を周波数参
照物質として用い、周波数が安定化された光（周波数安
定光）に対するブリルアンライン（ブリルアン増幅また
は後方ブリルアン散乱のピーク）を測定することによ
り、被測定レーザの光周波数変化ΔＦを求めることを特
徴とする。
の複数のブリルアン周波数シフトをもつ物質を周波数参
照物質として用い、周波数が安定化された光（周波数安
定光）に対するブリルアンライン（ブリルアン増幅また
は後方ブリルアン散乱のピーク）を測定することによ
り、被測定レーザの光周波数変化ΔＦを求めることを特
徴とする。
【０００７】すなわち、本発明の第一の観点はブリルア
ン増幅を利用した測定方法であり、被測定レーザのパラ
メータＸの変化ΔＸに対してその被測定レーザの発振光
周波数Ｆの変化ΔＦが ΔＦ＝Ｋ・ΔＸ と表されるときの光周波数掃引係数Ｋを測定する方法に
おいて、光周波数が互いに異なる二つの入射光に対して
その光周波数差が複数のブリルアン周波数シフトのいず
れかと一致するときにその二つの入射光の一方が他方を
ブリルアン増幅する周波数参照物質を用い、この周波数
参照物質の複数のブリルアン周波数シフトの間の相対差
をあらかじめ求めておき、この周波数参照物質に被測定
レーザの出力光と光周波数が実質的に一定の周波数安定
光とを入射し、被測定レーザのパラメータＸを変化させ
ながらブリルアン増幅観測し、複数のブリルアン増幅ピ
ークがそれぞれ得られたときのパラメータＸの変化ΔＸ
とブリルアン周波数シフト間の相対差とから光周波数掃
引係数Ｋを求めることを特徴とする。
ン増幅を利用した測定方法であり、被測定レーザのパラ
メータＸの変化ΔＸに対してその被測定レーザの発振光
周波数Ｆの変化ΔＦが ΔＦ＝Ｋ・ΔＸ と表されるときの光周波数掃引係数Ｋを測定する方法に
おいて、光周波数が互いに異なる二つの入射光に対して
その光周波数差が複数のブリルアン周波数シフトのいず
れかと一致するときにその二つの入射光の一方が他方を
ブリルアン増幅する周波数参照物質を用い、この周波数
参照物質の複数のブリルアン周波数シフトの間の相対差
をあらかじめ求めておき、この周波数参照物質に被測定
レーザの出力光と光周波数が実質的に一定の周波数安定
光とを入射し、被測定レーザのパラメータＸを変化させ
ながらブリルアン増幅観測し、複数のブリルアン増幅ピ
ークがそれぞれ得られたときのパラメータＸの変化ΔＸ
とブリルアン周波数シフト間の相対差とから光周波数掃
引係数Ｋを求めることを特徴とする。
【０００８】被測定レーザをパルス発振させるか、また
はその出力光をパルス光に変換して周波数参照物質に入
射し、周波数安定光については連続光として逆方向に周
波数参照物質に入射し、増幅された周波数安定光を測定
することがよい。
はその出力光をパルス光に変換して周波数参照物質に入
射し、周波数安定光については連続光として逆方向に周
波数参照物質に入射し、増幅された周波数安定光を測定
することがよい。
【０００９】本発明の第二の観点は後方ブリルアン散乱
を利用した測定方法であり、入射光に対して光周波数差
が複数のブリルアン周波数シフトにそれぞれ一致する後
方ブリルアン散乱光を発生する周波数参照物質を用い、
この周波数参照物質の複数のブリルアン周波数シフトの
間の相対差をあらかじめ求めておき、この周波数参照物
質に被測定レーザの出力光を入射し、被測定レーザのパ
ラメータＸを変化させながら、光周波数が実質的に一定
の局部発振光により周波数参照物質で発生した後方ブリ
ルアン散乱光をコヒーレント検波し、複数の検波出力ピ
ークがそれぞれ得られたときのパラメータＸの変化ΔＸ
とブリルアン周波数シフト間の相対差とから光周波数掃
引係数Ｋを求めることを特徴とする。
を利用した測定方法であり、入射光に対して光周波数差
が複数のブリルアン周波数シフトにそれぞれ一致する後
方ブリルアン散乱光を発生する周波数参照物質を用い、
この周波数参照物質の複数のブリルアン周波数シフトの
間の相対差をあらかじめ求めておき、この周波数参照物
質に被測定レーザの出力光を入射し、被測定レーザのパ
ラメータＸを変化させながら、光周波数が実質的に一定
の局部発振光により周波数参照物質で発生した後方ブリ
ルアン散乱光をコヒーレント検波し、複数の検波出力ピ
ークがそれぞれ得られたときのパラメータＸの変化ΔＸ
とブリルアン周波数シフト間の相対差とから光周波数掃
引係数Ｋを求めることを特徴とする。
【００１０】この場合にも、被測定レーザの出力光はパ
ルス光として周波数参照物質に入射する。
ルス光として周波数参照物質に入射する。
【００１１】周波数参照物質としては、種類の異なる複
数のファイバを接続したもの、例えばコアのＧｅＯ2 ド
ープ量が異なる複数の石英系光ファイバを接続したもの
でもよく、複数の音響導波モードを有する光ファイバ、
例えばコアにＧｅＯ2 を多量にドープして比屈折率差を
高めた光ファイバでもよい。また、光ファイバ以外の物
質、例えばバルスガラスを用いてもよい。
数のファイバを接続したもの、例えばコアのＧｅＯ2 ド
ープ量が異なる複数の石英系光ファイバを接続したもの
でもよく、複数の音響導波モードを有する光ファイバ、
例えばコアにＧｅＯ2 を多量にドープして比屈折率差を
高めた光ファイバでもよい。また、光ファイバ以外の物
質、例えばバルスガラスを用いてもよい。
【００１２】
【作用】パラメータＸを変化させて被測定レーザの発振
光周波数Ｆを掃引し、その出力光を相対差が既知の複数
のブリルアン周波数シフトをもつ周波数参照物質に入射
する。このとき、周波数が安定化された光に対してブリ
ルアンラインを測定すると、そのブリルアンラインの間
隔はブリルアン周波数シフト間の相対差に対応してい
る。すなわち、その間のパラメータＸの変化ΔＸに対し
て、光周波数Ｆが上記相対差分だけ変化したことなる。
したがって、これらの値から光周波数掃引係数Ｋを求め
ることができる。
光周波数Ｆを掃引し、その出力光を相対差が既知の複数
のブリルアン周波数シフトをもつ周波数参照物質に入射
する。このとき、周波数が安定化された光に対してブリ
ルアンラインを測定すると、そのブリルアンラインの間
隔はブリルアン周波数シフト間の相対差に対応してい
る。すなわち、その間のパラメータＸの変化ΔＸに対し
て、光周波数Ｆが上記相対差分だけ変化したことなる。
したがって、これらの値から光周波数掃引係数Ｋを求め
ることができる。
【００１３】
【実施例】図１は本発明の第一実施例を示す図であり、
図２はその測定原理であるＢＯＴＤＡ（Brillouin Opti
cal Fiber Time Domain Analysis）装置を示すブロック
構成図である。
図２はその測定原理であるＢＯＴＤＡ（Brillouin Opti
cal Fiber Time Domain Analysis）装置を示すブロック
構成図である。
【００１４】ここでＢＯＴＤＡについて説明する。ＢＯ
ＴＤＡは、ブリルアン利得分光法を応用して光ファイバ
のブリルアン周波数シフトの分布を測定する方法であ
る。すなわち、図２に示すように、狭線幅光源である第
一のレーザ１からの出射光を光パルス変調器２によりパ
ルス光に変換し、光方向性結合器３を介して被測定光フ
ァイバ５に入射する。一方、同じく狭線幅光源である第
二のレーザ４からの出射光（連続光）を、前記パルス光
に対向して被測定光ファイバ５に入射する。パルス光の
周波数ｆp と連続光の周波数ｆ0 との差ｆp −ｆ0 が被
測定光ファイバ５のブリルアン周波数シフトと一致する
と、連続光はパルス光により増幅される。この増幅され
た連続光は、光方向性結合器３を介して、光受信器６に
より検出される。したがって、レーザ１および４のうち
一方の光周波数を安定化し、他方のレーザの光周波数を
変化させて周波数差ｆp −ｆ0 を掃引すれば、増幅され
た最大の信号が得られる周波数差、すなわち光ファイバ
のブリルアン周波数シフトが測定可能である。また、光
受信器６により検出された信号を時間領域で測定すれ
ば、被測定光ファイバ５の長さに沿ったブリルアン周波
数シフトの分布を求めることができる。
ＴＤＡは、ブリルアン利得分光法を応用して光ファイバ
のブリルアン周波数シフトの分布を測定する方法であ
る。すなわち、図２に示すように、狭線幅光源である第
一のレーザ１からの出射光を光パルス変調器２によりパ
ルス光に変換し、光方向性結合器３を介して被測定光フ
ァイバ５に入射する。一方、同じく狭線幅光源である第
二のレーザ４からの出射光（連続光）を、前記パルス光
に対向して被測定光ファイバ５に入射する。パルス光の
周波数ｆp と連続光の周波数ｆ0 との差ｆp −ｆ0 が被
測定光ファイバ５のブリルアン周波数シフトと一致する
と、連続光はパルス光により増幅される。この増幅され
た連続光は、光方向性結合器３を介して、光受信器６に
より検出される。したがって、レーザ１および４のうち
一方の光周波数を安定化し、他方のレーザの光周波数を
変化させて周波数差ｆp −ｆ0 を掃引すれば、増幅され
た最大の信号が得られる周波数差、すなわち光ファイバ
のブリルアン周波数シフトが測定可能である。また、光
受信器６により検出された信号を時間領域で測定すれ
ば、被測定光ファイバ５の長さに沿ったブリルアン周波
数シフトの分布を求めることができる。
【００１５】ＢＯＴＤＡの詳細については、電子情報通
信学会論文誌Ｖｏｌ．Ｊ７３−Ｂ−Ｉ、Ｎｏ．２、第１
４４頁から第１５２頁、１９９０年に示されている。
信学会論文誌Ｖｏｌ．Ｊ７３−Ｂ−Ｉ、Ｎｏ．２、第１
４４頁から第１５２頁、１９９０年に示されている。
【００１６】このようなＢＯＴＤＡの測定系を利用して
レーザの光周波数掃引係数を測定するには、第一のレー
ザ１に代えてまたは第一のレーザ１そのものを被測定レ
ーザ７として用い、被測定光ファイバ５の代わりに、複
数のブリルアン周波数シフトをもつ物質、すなわち光周
波数が互いに異なる二つの入射光に対してその光周波数
差が複数のブリルアン周波数シフトのいずれかと一致す
るときにその二つの入射光の一方が他方をブリルアン増
幅する周波数参照物質８を用いる。この周波数参照用物
質８の複数のブリルアン周波数シフトの間の相対差は既
知であるとする。すなわち、ＢＯＴＤＡの場合には測定
対象が光ファイバであったのに対し、本発明ではその部
分を既知のものとし、レーザを測定対象としている。
レーザの光周波数掃引係数を測定するには、第一のレー
ザ１に代えてまたは第一のレーザ１そのものを被測定レ
ーザ７として用い、被測定光ファイバ５の代わりに、複
数のブリルアン周波数シフトをもつ物質、すなわち光周
波数が互いに異なる二つの入射光に対してその光周波数
差が複数のブリルアン周波数シフトのいずれかと一致す
るときにその二つの入射光の一方が他方をブリルアン増
幅する周波数参照物質８を用いる。この周波数参照用物
質８の複数のブリルアン周波数シフトの間の相対差は既
知であるとする。すなわち、ＢＯＴＤＡの場合には測定
対象が光ファイバであったのに対し、本発明ではその部
分を既知のものとし、レーザを測定対象としている。
【００１７】測定時は、この周波数参照物質８に、被測
定レーザ７からの出力光が光パルス変調器２により変換
されたパルス光と、周波数が安定化されたレーザ４から
の光周波数が実質的に一定の周波数安定光（連続光）と
を入射し、被測定レーザ７のパラメータＸを変化させな
がらブリルアン増幅を光受信器５で観測することにより
行われる。このとき、複数のブリルアン増幅ピークがそ
れぞれ得られたときのパラメータＸの変化ΔＸとブリル
アン増幅ピークの間の相対差とから、光周波数掃引係数
Ｋが求められる。
定レーザ７からの出力光が光パルス変調器２により変換
されたパルス光と、周波数が安定化されたレーザ４から
の光周波数が実質的に一定の周波数安定光（連続光）と
を入射し、被測定レーザ７のパラメータＸを変化させな
がらブリルアン増幅を光受信器５で観測することにより
行われる。このとき、複数のブリルアン増幅ピークがそ
れぞれ得られたときのパラメータＸの変化ΔＸとブリル
アン増幅ピークの間の相対差とから、光周波数掃引係数
Ｋが求められる。
【００１８】被測定レーザ７が半導体レーザである場合
には、パラメータＸとして例えば電流を変化させる。
には、パラメータＸとして例えば電流を変化させる。
【００１９】図３は周波数参照物質８の一例を示し、図
４はそのブリルアンスペクトルを示す。
４はそのブリルアンスペクトルを示す。
【００２０】図３に例示した周波数参照物質８は二種類
の光ファイバ８１、８２を接続したものであり、両端に
は入出力端子が設けられる。光ファイバ８１、８２は石
英系光ファイバであり、コアにドープされた材料、例え
ばＧｅＯ2 の量が異なるものとする。このとき、図１に
示した測定系で測定される周波数参照物質８のブリルア
ンスペクトルには、図４に示すように、光ファイバ８
１、８２にそれぞれ対応した二つのブリルアンラインが
観測される。図４における横軸は被測定レーザ７の周波
数に対応した電流である。ここで、図３における光ファ
イバ８１、８２のブリルアン周波数シフトに対応した電
流をＩ1 およびＩ2 とする。一方、別の方法であらかじ
め正確に測定した光ファイバ８１、８２のブリルアン周
波数シフトをそれぞれｆb1およびｆb2とする。このと
き、光周波数掃引係数は、 ＫI ＝（ｆb1−ｆb2）／（Ｉ1 −Ｉ2 ） …（２） により求めることができる。添字Ｉはパラメータが電流
であることを表す。
の光ファイバ８１、８２を接続したものであり、両端に
は入出力端子が設けられる。光ファイバ８１、８２は石
英系光ファイバであり、コアにドープされた材料、例え
ばＧｅＯ2 の量が異なるものとする。このとき、図１に
示した測定系で測定される周波数参照物質８のブリルア
ンスペクトルには、図４に示すように、光ファイバ８
１、８２にそれぞれ対応した二つのブリルアンラインが
観測される。図４における横軸は被測定レーザ７の周波
数に対応した電流である。ここで、図３における光ファ
イバ８１、８２のブリルアン周波数シフトに対応した電
流をＩ1 およびＩ2 とする。一方、別の方法であらかじ
め正確に測定した光ファイバ８１、８２のブリルアン周
波数シフトをそれぞれｆb1およびｆb2とする。このと
き、光周波数掃引係数は、 ＫI ＝（ｆb1−ｆb2）／（Ｉ1 −Ｉ2 ） …（２） により求めることができる。添字Ｉはパラメータが電流
であることを表す。
【００２１】一般にＧｅＯ2 のドープ量が多いほどブリ
ルアン周波数シフトが変化するので、光ファイバ８１、
８２として石英コアファイバと多量にＧｅＯ2 をコアに
ドープした光ファイバとを使用すると、広い周波数間隔
にわたって較正された周波数掃引係数ＫI を求めること
ができる。
ルアン周波数シフトが変化するので、光ファイバ８１、
８２として石英コアファイバと多量にＧｅＯ2 をコアに
ドープした光ファイバとを使用すると、広い周波数間隔
にわたって較正された周波数掃引係数ＫI を求めること
ができる。
【００２２】図５は周波数参照物質８の別の例を示す。
この例は、ブリルアン周波数シフトが互いに異なるＮ種
類（Ｎは２以上の整数）の光ファイバ８３−１〜８３−
Ｎを縦続に接続したものである。これらの光ファイバ８
３−１〜８３−Ｎのブリルアン周波数シフトがｆb1、
…、ｆbNであり、それぞれに対応して、図１に示した測
定系で被測定レーザ７の電流値がＩ1 、…、ＩN と測定
されたとする。また、被測定レーザ７とレーザ４との周
波数差ｆと、被測定レーザ７の電流Ｉとの関係が、 ｆ＝Ｋ・Ｉ＋Ａ …（３） の一次式で近似可能とする。このとき、良く知られた最
小自乗法により、最も確からしいＫおよびＡの値が以下
の式により得られる。
この例は、ブリルアン周波数シフトが互いに異なるＮ種
類（Ｎは２以上の整数）の光ファイバ８３−１〜８３−
Ｎを縦続に接続したものである。これらの光ファイバ８
３−１〜８３−Ｎのブリルアン周波数シフトがｆb1、
…、ｆbNであり、それぞれに対応して、図１に示した測
定系で被測定レーザ７の電流値がＩ1 、…、ＩN と測定
されたとする。また、被測定レーザ７とレーザ４との周
波数差ｆと、被測定レーザ７の電流Ｉとの関係が、 ｆ＝Ｋ・Ｉ＋Ａ …（３） の一次式で近似可能とする。このとき、良く知られた最
小自乗法により、最も確からしいＫおよびＡの値が以下
の式により得られる。
【００２３】
【数１】 パラメータが電流Ｉの場合にも、光周波数掃引係数ＫI
が式（４）により得られる。
が式（４）により得られる。
【００２４】以上の周波数参照物質８の例では、複数の
ブリルアンラインを得るために、それだけの数の種類の
異なる光ファイバを接続していた。これに対し、１本の
光ファイバで複数のブリルアンラインを得ることもでき
る。
ブリルアンラインを得るために、それだけの数の種類の
異なる光ファイバを接続していた。これに対し、１本の
光ファイバで複数のブリルアンラインを得ることもでき
る。
【００２５】すなわち、接続する光ファイバのうち少な
くとも１本に複数の音響導波モードを有する光ファイバ
を使用して、接続する光ファイバの数を削減することが
できる。音響導波モードとは、光波を狭い媒体に閉じ込
めることにより導波モードが存在することになるのと同
様に、光ファイバの中に音波を閉じ込めることにより存
在する音波の伝搬モードである。このような複数の音響
導波モードを有する光ファイバ中では、光波がそれぞれ
の音響導波モードとブリルアン相互作用を起こすので、
１本の光ファイバであっても、複数のブリルアンライン
が得られる。特に、ＧｅＯ2 を多量にコアにドープして
比屈折率差を高めた光ファイバでは、複数の音響導波モ
ードがたちやすい。このような光ファイバのブリルアン
スペクトル測定例を図６に示す。このような複数のブリ
ルアンラインを利用することにより、一本の光ファイバ
のみでも周波数参照物質８として使用することが可能で
ある。また、他の光ファイバと組み合わせて縦続に接続
することもできる。
くとも１本に複数の音響導波モードを有する光ファイバ
を使用して、接続する光ファイバの数を削減することが
できる。音響導波モードとは、光波を狭い媒体に閉じ込
めることにより導波モードが存在することになるのと同
様に、光ファイバの中に音波を閉じ込めることにより存
在する音波の伝搬モードである。このような複数の音響
導波モードを有する光ファイバ中では、光波がそれぞれ
の音響導波モードとブリルアン相互作用を起こすので、
１本の光ファイバであっても、複数のブリルアンライン
が得られる。特に、ＧｅＯ2 を多量にコアにドープして
比屈折率差を高めた光ファイバでは、複数の音響導波モ
ードがたちやすい。このような光ファイバのブリルアン
スペクトル測定例を図６に示す。このような複数のブリ
ルアンラインを利用することにより、一本の光ファイバ
のみでも周波数参照物質８として使用することが可能で
ある。また、他の光ファイバと組み合わせて縦続に接続
することもできる。
【００２６】図７は本発明の第二実施例を示す図であ
り、図８はその測定原理であるＢＯＴＤＲ（Brillouin
Optical Fiber Time Domain Reflectmetry）装置を示す
ブロック構成図である。
り、図８はその測定原理であるＢＯＴＤＲ（Brillouin
Optical Fiber Time Domain Reflectmetry）装置を示す
ブロック構成図である。
【００２７】ＢＯＴＤＲの場合には、被測定光ファイバ
５内で発生する後方ブリルアン散乱光を測定する。すな
わち、狭線幅光源であるレーザ１からの出射光を光パル
ス変調器２によりパルス光に変換し、光方向性結合器３
を介して被測定光ファイバ５に入射し、発生した後方ブ
リルアン散乱光をコヒーレント検波器１０により感度よ
く検出する。コヒーレント検波器１０には、狭線幅光源
である局部発振レーザ９からの出射光が供給される。し
たがって、ＢＯＴＤＡの場合と同様に、被測定光ファイ
バ５のブリルアンスペクトルを測定することができる。
５内で発生する後方ブリルアン散乱光を測定する。すな
わち、狭線幅光源であるレーザ１からの出射光を光パル
ス変調器２によりパルス光に変換し、光方向性結合器３
を介して被測定光ファイバ５に入射し、発生した後方ブ
リルアン散乱光をコヒーレント検波器１０により感度よ
く検出する。コヒーレント検波器１０には、狭線幅光源
である局部発振レーザ９からの出射光が供給される。し
たがって、ＢＯＴＤＡの場合と同様に、被測定光ファイ
バ５のブリルアンスペクトルを測定することができる。
【００２８】ＢＯＴＤＲの詳細については、Technical
Digest of International QuantumElectronics Concfer
ence(IQEC'92) 論文番号ＭｏＬ．４ 、第４２頁から
第４３頁１９９２年に示されている。
Digest of International QuantumElectronics Concfer
ence(IQEC'92) 論文番号ＭｏＬ．４ 、第４２頁から
第４３頁１９９２年に示されている。
【００２９】このようなＢＯＴＤＲの測定系を利用して
レーザの光周波数掃引係数を測定するには、第一のレー
ザ１に代えてまたは第一のレーザ１そのものを被測定レ
ーザ７として用い、被測定光ファイバ５の代わりに、入
射光に対して光周波数差が複数のブリルアン周波数シフ
トにそれぞれ一致する後方ブリルアン散乱光を発生する
周波数参照物質８を用いる。この周波数参照物質８の複
数のブリルアン周波数シフトの間の相対差は既知である
とする。すなわち、ＢＯＴＤＲの場合には測定対象が光
ファイバであったのに対し、本発明ではその部分を既知
のものとし、レーザを測定対象としている。
レーザの光周波数掃引係数を測定するには、第一のレー
ザ１に代えてまたは第一のレーザ１そのものを被測定レ
ーザ７として用い、被測定光ファイバ５の代わりに、入
射光に対して光周波数差が複数のブリルアン周波数シフ
トにそれぞれ一致する後方ブリルアン散乱光を発生する
周波数参照物質８を用いる。この周波数参照物質８の複
数のブリルアン周波数シフトの間の相対差は既知である
とする。すなわち、ＢＯＴＤＲの場合には測定対象が光
ファイバであったのに対し、本発明ではその部分を既知
のものとし、レーザを測定対象としている。
【００３０】この場合の測定は、この周波数参照物質８
に被測定レーザ７の出力光を光パルス変調器２によりパ
ルス光に変換して入射し、被測定レーザ７のパラメータ
Ｘを変化させながら、局部発振レーザ９からの光周波数
が実質的に一定の局部発振光を用いて、コヒーレント検
波器１０により周波数参照物質８で発生した後方ブリル
アン散乱光をコヒーレント検波することにより行われ
る。このとき、複数の検波出力ピークがそれぞれ得られ
たときのパラメータＸの変化ΔＸとブリルアン周波数シ
フトの間の相対差とから、光周波数掃引係数Ｋが求めら
れる。
に被測定レーザ７の出力光を光パルス変調器２によりパ
ルス光に変換して入射し、被測定レーザ７のパラメータ
Ｘを変化させながら、局部発振レーザ９からの光周波数
が実質的に一定の局部発振光を用いて、コヒーレント検
波器１０により周波数参照物質８で発生した後方ブリル
アン散乱光をコヒーレント検波することにより行われ
る。このとき、複数の検波出力ピークがそれぞれ得られ
たときのパラメータＸの変化ΔＸとブリルアン周波数シ
フトの間の相対差とから、光周波数掃引係数Ｋが求めら
れる。
【００３１】周波数参照物質８としては、第一実施例と
同様に、種類の異なる光ファイバを複数縦続に接続した
ものや、１本で複数のブリルアンラインをもつ光ファイ
バを利用することができる。
同様に、種類の異なる光ファイバを複数縦続に接続した
ものや、１本で複数のブリルアンラインをもつ光ファイ
バを利用することができる。
【００３２】以上の実施例では、レーザの光周波数を掃
引するために変化させるパラメータとして電流を例に説
明したが、このパラメータとして温度やレーザの励起用
光源のパワーを用いても本発明を同様に実施できる。
引するために変化させるパラメータとして電流を例に説
明したが、このパラメータとして温度やレーザの励起用
光源のパワーを用いても本発明を同様に実施できる。
【００３３】また、第一実施例における光方向性結合器
３とレーザ４との間に、周波数参照物質８以外の他の物
質、例えば光ファイバを縦続に接続または挿入してもよ
い。第二実施例の場合にも、光方向性結合器３に周波数
参照物質８以外の物質を縦続に接続または挿入してもよ
い。このような構成にすると、被測定レーザ７の光周波
数掃引係数を較正しながら、ＢＯＴＤＡまたはＢＯＴＤ
Ｒによる測定を同時に行いことができ、接続または挿入
された物質中のブリルアン散乱光の周波数シフトの歪、
あるいは温度依存性を利用したセンシングを行うことが
でき、精度の高い歪あるいは温度のセンシングが可能と
なる。
３とレーザ４との間に、周波数参照物質８以外の他の物
質、例えば光ファイバを縦続に接続または挿入してもよ
い。第二実施例の場合にも、光方向性結合器３に周波数
参照物質８以外の物質を縦続に接続または挿入してもよ
い。このような構成にすると、被測定レーザ７の光周波
数掃引係数を較正しながら、ＢＯＴＤＡまたはＢＯＴＤ
Ｒによる測定を同時に行いことができ、接続または挿入
された物質中のブリルアン散乱光の周波数シフトの歪、
あるいは温度依存性を利用したセンシングを行うことが
でき、精度の高い歪あるいは温度のセンシングが可能と
なる。
【００３４】周波数参照物質としては、光ファイバだけ
でなく、他の物質、例えばバルクガラスなどを使用する
こともできる。
でなく、他の物質、例えばバルクガラスなどを使用する
こともできる。
【００３５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の光周波数
掃引係数の測定方法は、複数のブリルアンラインを有す
る光ファイバを利用して被測定レーザの光周波数掃引係
数を測定するので、簡易にその較正を行うことができ
る。特に、光ファイバ中のブリルアン散乱光の周波数シ
フトの歪あるいは温度依存性を利用してその光ファイバ
の障害その他のセンシングを行うために使用するレーザ
を較正する場合には、そのセンシングのための測定系に
何らの変更を加えることなく実施できる。
掃引係数の測定方法は、複数のブリルアンラインを有す
る光ファイバを利用して被測定レーザの光周波数掃引係
数を測定するので、簡易にその較正を行うことができ
る。特に、光ファイバ中のブリルアン散乱光の周波数シ
フトの歪あるいは温度依存性を利用してその光ファイバ
の障害その他のセンシングを行うために使用するレーザ
を較正する場合には、そのセンシングのための測定系に
何らの変更を加えることなく実施できる。
【図１】本発明の第一実施例を示す図。
【図２】ＢＯＴＤＡ装置を示すブロック構成図。
【図３】周波数参照物質の一例を示す図。
【図４】図３に示した周波数参照物質のブリルアンスペ
クトルを示す図。
クトルを示す図。
【図５】周波数参照物質の別の例を示す図。
【図６】複数の音響導波モードを有する光ファイバのブ
リルアンスペクトル測定例を示す図。
リルアンスペクトル測定例を示す図。
【図７】本発明の第二実施例を示す図。
【図８】ＢＯＴＤＲ装置を示すブロック構成図。
１、４ レーザ ２ 光パルス変調器 ３ 光方向性結合器 ５ 被測定光ファイバ ６ 光受信器 ７ 被測定レーザ ８ 周波数参照物質 ８１、８２、８３−１〜８３−Ｎ 光ファイバ
Claims (2)
- 【請求項１】 被測定レーザのパラメータＸの変化ΔＸ
に対してその被測定レーザの発振光周波数Ｆの変化ΔＦ
が ΔＦ＝Ｋ・ΔＸ と表されるときの光周波数掃引係数Ｋを測定する方法に
おいて、 光周波数が互いに異なる二つの入射光に対してその光周
波数差が複数のブリルアン周波数シフトのいずれかと一
致するときにその二つの入射光の一方が他方をブリルア
ン増幅する周波数参照物質を用い、 この周波数参照物質の複数のブリルアン周波数シフトの
間の相対差をあらかじめ求めておき、 この周波数参照物質に上記被測定レーザの出力光と光周
波数が実質的に一定の周波数安定光とを入射し、 上記被測定レーザのパラメータＸを変化させながらブリ
ルアン増幅を観測し、 複数のブリルアン増幅ピークがそれぞれ得られたときの
パラメータＸの変化ΔＸと上記相対差とから光周波数掃
引係数Ｋを求めることを特徴とする光周波数掃引係数の
測定方法。 - 【請求項２】 被測定レーザのパラメータＸの変化ΔＸ
に対してその被測定レーザの発振光周波数Ｆの変化ΔＦ
が ΔＦ＝Ｋ・ΔＸ と表されるときの光周波数掃引係数Ｋを測定する方法に
おいて、 入射光に対して光周波数差が複数のブリルアン周波数シ
フトにそれぞれ一致する後方ブリルアン散乱光を発生す
る周波数参照物質を用い、 この周波数参照物質の複数のブリルアン周波数シフトの
間の相対差をあらかじめ求めておき、 この周波数参照物質に上記被測定レーザの出力光を入射
し、 上記被測定レーザのパラメータＸを変化させながら、光
周波数が実質的に一定の局部発振光により上記周波数参
照物質で発生した後方ブリルアン散乱光をコヒーレント
検波し、 複数の検波出力ピークがそれぞれ得られたときのパラメ
ータＸの変化ΔＸと上記相対差とから光周波数掃引係数
Ｋを求めることを特徴とする光周波数掃引係数の測定方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23972392A JPH0688751A (ja) | 1992-09-08 | 1992-09-08 | 光周波数掃引係数の測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23972392A JPH0688751A (ja) | 1992-09-08 | 1992-09-08 | 光周波数掃引係数の測定方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0688751A true JPH0688751A (ja) | 1994-03-29 |
Family
ID=17048970
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23972392A Pending JPH0688751A (ja) | 1992-09-08 | 1992-09-08 | 光周波数掃引係数の測定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0688751A (ja) |
-
1992
- 1992-09-08 JP JP23972392A patent/JPH0688751A/ja active Pending
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN100439860C (zh) | 分布式光纤传感器 | |
| EP0348235B1 (en) | Optical fiber evaluation methods and system using Brillouin amplification | |
| Wait et al. | Landau Placzek ratio applied to distributed fibre sensing | |
| US7333680B2 (en) | Fiber Bragg grating sensor system | |
| JP4071281B2 (ja) | 光ファイバジャイロスコープの光源波長制御 | |
| Leandro et al. | High-resolution sensor system using a random distributed feedback fiber laser | |
| Belal et al. | Experimental examination of the variation of the spontaneous Brillouin power and frequency coefficients under the combined influence of temperature and strain | |
| JP4758227B2 (ja) | 分布型光ファイバセンサ | |
| US4763009A (en) | Method and apparatus for remotely measuring the distribution of a physico-chemical parameter in a medium | |
| Lees et al. | Advances in optical fiber distributed temperature sensing using the Landau-Placzek ratio | |
| Nikles et al. | Simple Distributed temperature sensor based on Brillouin gain spectrum analysis | |
| Tanaka et al. | Multipoint fiber Bragg grating sensing using two-photon absorption process in Silicon avalanche photodiode | |
| JP5717392B2 (ja) | 光源装置及びこれを用いた撮像装置 | |
| GB2389902A (en) | Fibre optic temperature and flow rate sensing | |
| Billington | Measurement methods for stimulated Raman and Brillouin scattering in optical fibres. | |
| US5619321A (en) | Method of and device for measuring the Kerr non-linearity coefficient in a single mode optical fiber | |
| US6801308B2 (en) | Method and apparatus for measuring chromatic dispersion in optical fibers | |
| JPH0688751A (ja) | 光周波数掃引係数の測定方法 | |
| JP2905269B2 (ja) | 光ファイバを用いた温度測定方法 | |
| JP2923770B2 (ja) | 光ファイバー構成要素での反射損失を測定する方法及び装置 | |
| KR102059502B1 (ko) | 온도 및 변형률 동시 측정용 레일레이-브릴루앙 하이브리드 분포형 광섬유 센서 장치 | |
| Loayssa et al. | High-resolution measurement of stimulated Brillouin scattering spectra in single-mode fibres | |
| US6417926B1 (en) | Wavelength measuring system | |
| Peng et al. | Rf interferometry measurement of beat length in polarization-maintaining fiber | |
| JPH06129916A (ja) | 温度測定法 |