JPH0953998A - ブリルアン散乱現象を利用したセンシングシステム - Google Patents
ブリルアン散乱現象を利用したセンシングシステムInfo
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- JPH0953998A JPH0953998A JP7227377A JP22737795A JPH0953998A JP H0953998 A JPH0953998 A JP H0953998A JP 7227377 A JP7227377 A JP 7227377A JP 22737795 A JP22737795 A JP 22737795A JP H0953998 A JPH0953998 A JP H0953998A
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- signal light
- frequency
- signal
- brillouin scattering
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 パルス光用の光源と同パルス光により発生し
た後方ブリルアン散乱光の増幅用の光源とを必要とする
が、２つの光源は測定系の不安定さ及びシステム価格上
昇の要因となり、好ましくない。 【解決手段】 パルス光用の光源１の第１信号光ＣＷ1
を第１光カプラ２により分岐し、この分岐した第３信号
光ＣＷ3 をブリルアン散乱周波数変換器４で所望周波数
の第４信号光ＣＷ4 に変換し、さらに第４信号光ＣＷ4
を周波数コントローラ５で所望周波数に変換して得た第
５信号光ＣＷ5 を後方ブリルアン散乱光の増幅用の光と
してセンサファイバ６に入射する。
た後方ブリルアン散乱光の増幅用の光源とを必要とする
が、２つの光源は測定系の不安定さ及びシステム価格上
昇の要因となり、好ましくない。 【解決手段】 パルス光用の光源１の第１信号光ＣＷ1
を第１光カプラ２により分岐し、この分岐した第３信号
光ＣＷ3 をブリルアン散乱周波数変換器４で所望周波数
の第４信号光ＣＷ4 に変換し、さらに第４信号光ＣＷ4
を周波数コントローラ５で所望周波数に変換して得た第
５信号光ＣＷ5 を後方ブリルアン散乱光の増幅用の光と
してセンサファイバ６に入射する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明のブリルアン散乱現象
を利用したセンシングシステムは、光ファイバを用いて
その歪み（歪みの原因となる外力）や光ファイバが設置
されている環境の温度等の物理量を計測するのに利用で
きるものであり、また光ファイバ自体を検査対象品とし
てそれ自体の歪み分布を測定するのにも利用できるもの
である。
を利用したセンシングシステムは、光ファイバを用いて
その歪み（歪みの原因となる外力）や光ファイバが設置
されている環境の温度等の物理量を計測するのに利用で
きるものであり、また光ファイバ自体を検査対象品とし
てそれ自体の歪み分布を測定するのにも利用できるもの
である。
【０００２】
【従来の技術】近年、ブリルアン散乱光を利用して歪み
や温度等の物理量を計測するセンシングシステムが開発
されている。
や温度等の物理量を計測するセンシングシステムが開発
されている。
【０００３】ブリルアン散乱は、光ファイバ内を通過す
る光と音波との非線形相互作用によって光が自己散乱す
る非線形光学現象であり、音波によって光の周波数がわ
ずかにシフトして起きる。ブリルアン散乱光の周波数シ
フト量νBT（入射光の周波数とブリルアン散乱光スペク
トルの中心周波数との差）は、光ファイバの歪み（同フ
ァイバに付加される外力）や光ファイバがおかれた環境
温度の変化に対応しているため、同シフト量νBTを測定
することにより、光ファイバの歪みや光ファイバの環境
温度を求めることができる。しかしながら後方ブリルア
ン散乱光の強度は微弱であるため、ブリルアン散乱光を
利用して物理量を計測するシステムとしては、その受光
効率を高めるべく図２に示す計測システムが提案されて
いる。
る光と音波との非線形相互作用によって光が自己散乱す
る非線形光学現象であり、音波によって光の周波数がわ
ずかにシフトして起きる。ブリルアン散乱光の周波数シ
フト量νBT（入射光の周波数とブリルアン散乱光スペク
トルの中心周波数との差）は、光ファイバの歪み（同フ
ァイバに付加される外力）や光ファイバがおかれた環境
温度の変化に対応しているため、同シフト量νBTを測定
することにより、光ファイバの歪みや光ファイバの環境
温度を求めることができる。しかしながら後方ブリルア
ン散乱光の強度は微弱であるため、ブリルアン散乱光を
利用して物理量を計測するシステムとしては、その受光
効率を高めるべく図２に示す計測システムが提案されて
いる。
【０００４】図２の計測システムは、第１光源Ａから出
射された第１信号光（この場合はＣＷ光：連続発振ガス
レーザ）ＣＷ1 を音響光学光変調器からなる光スイッチ
Ｂでパルス変調して作り出したパルス光と、第２光源Ｃ
から出射された第２信号光ＣＷ2 とをセンサファイバＤ
に反対方向から入射させる。このときセンサファイバＤ
において発生する後方ブリルアン散乱光で第２信号光Ｃ
Ｗ2 を誘導ブリルアン増幅し、この増幅された第３信号
光ＣＷ3 を光カプラＥにより分岐して光検出器Ｆで検出
するものである。この場合の光増幅度は、後方ブリルア
ン散乱光の周波数と第２信号光ＣＷ2 の周波数が一致し
たときに最大となる。このとき第２信号光ＣＷ2 とパル
ス光の周波数差がブリルアン周波数シフト量νBTとな
る。図２の計測システムは、この周波数差を測定するこ
とによりセンサファイバの歪み、環境温度等を観測する
ものである。また、この計測システムでは、パルス光の
出射から第２信号光ＣＷ2 が誘導ブリルアン光増幅され
た第３信号光ＣＷ3 が光検出器Ｆに到達するまでの時間
を測定することにより、センサファイバＤの歪み分布や
温度分布を測定することもできる。
射された第１信号光（この場合はＣＷ光：連続発振ガス
レーザ）ＣＷ1 を音響光学光変調器からなる光スイッチ
Ｂでパルス変調して作り出したパルス光と、第２光源Ｃ
から出射された第２信号光ＣＷ2 とをセンサファイバＤ
に反対方向から入射させる。このときセンサファイバＤ
において発生する後方ブリルアン散乱光で第２信号光Ｃ
Ｗ2 を誘導ブリルアン増幅し、この増幅された第３信号
光ＣＷ3 を光カプラＥにより分岐して光検出器Ｆで検出
するものである。この場合の光増幅度は、後方ブリルア
ン散乱光の周波数と第２信号光ＣＷ2 の周波数が一致し
たときに最大となる。このとき第２信号光ＣＷ2 とパル
ス光の周波数差がブリルアン周波数シフト量νBTとな
る。図２の計測システムは、この周波数差を測定するこ
とによりセンサファイバの歪み、環境温度等を観測する
ものである。また、この計測システムでは、パルス光の
出射から第２信号光ＣＷ2 が誘導ブリルアン光増幅され
た第３信号光ＣＷ3 が光検出器Ｆに到達するまでの時間
を測定することにより、センサファイバＤの歪み分布や
温度分布を測定することもできる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】前記図２の計測システ
ムでは、第１光源Ａからのパルス光と第２光源Ｃからの
第２信号光ＣＷ2 を反対方向から対向させてセンサファ
イバＤに入射する構成上、２つの光源Ａ、Ｃを必要とす
る。また、独立した２つの光源Ａ、Ｃの動作安定性が歪
みや温度の測定精度に影響を及ぼす。具体的には１％の
歪みが約５００ＭＨｚに相当するので、実用的な測定精
度を得るためには両光源Ａ、Ｃの相対周波数の安定度を
５ＭＨｚ以下にする必要がある。両光源Ａ、Ｃの相対周
波数の安定度を高めるために、従来は、第１光源Ａと光
スイッチＢ及びセンサファイバＤと第２光源Ｃの間の夫
々にアイソレータを挿入することも検討されている。し
かしながらどのようにしても２つの光源Ａ、Ｃは必要で
あり、その場合は測定系の不安定さ及びシステム価格上
昇の要因となり、好ましくない。
ムでは、第１光源Ａからのパルス光と第２光源Ｃからの
第２信号光ＣＷ2 を反対方向から対向させてセンサファ
イバＤに入射する構成上、２つの光源Ａ、Ｃを必要とす
る。また、独立した２つの光源Ａ、Ｃの動作安定性が歪
みや温度の測定精度に影響を及ぼす。具体的には１％の
歪みが約５００ＭＨｚに相当するので、実用的な測定精
度を得るためには両光源Ａ、Ｃの相対周波数の安定度を
５ＭＨｚ以下にする必要がある。両光源Ａ、Ｃの相対周
波数の安定度を高めるために、従来は、第１光源Ａと光
スイッチＢ及びセンサファイバＤと第２光源Ｃの間の夫
々にアイソレータを挿入することも検討されている。し
かしながらどのようにしても２つの光源Ａ、Ｃは必要で
あり、その場合は測定系の不安定さ及びシステム価格上
昇の要因となり、好ましくない。
【０００６】本発明の目的は、上記のような問題点を解
決するため、２つの光源を使用しなくとも歪み及び温度
分布測定を可能とした。ブリルアン散乱現象を利用した
センシングシステムを提供することにある。
決するため、２つの光源を使用しなくとも歪み及び温度
分布測定を可能とした。ブリルアン散乱現象を利用した
センシングシステムを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明のブリルアン散乱
現象を利用したセンシングシステムは、所定周波数ν0
の第１信号光ＣＷ1 を出力する光源１と、この第１信号
光ＣＷ1 を第２、３信号光ＣＷ2 、ＣＷ3 に分ける第１
光カプラ２と、第２信号光ＣＷ2 を変調してパルス光を
出力する光スイッチ３と、第３信号光ＣＷ3 を所望周波
数の第４信号光ＣＷ4 に変換するブリルアン散乱周波数
変換器４と、第４信号光ＣＷ4 を所望周波数に調整して
第５信号光ＣＷ5 を出力する周波数コントローラ５と、
光スイッチ３からのパルス光と周波数コントローラ５か
らの第５信号光ＣＷ5 を対向させて伝播することによ
り、両光の相互作用により誘導ブリルアン増幅された第
６信号光ＣＷ6 が発生するセンサファイバ６と、その第
６信号光ＣＷ6 を受光する光検出器７と、前記光スイッ
チ３とセンサファイバ６との間に設けられてパルス光を
センサファイバ６へ伝播し、且つセンサファイバ６から
の第６信号光ＣＷ6 を光検出器７へ伝播する第２光カプ
ラ８とを具備してなるものである。
現象を利用したセンシングシステムは、所定周波数ν0
の第１信号光ＣＷ1 を出力する光源１と、この第１信号
光ＣＷ1 を第２、３信号光ＣＷ2 、ＣＷ3 に分ける第１
光カプラ２と、第２信号光ＣＷ2 を変調してパルス光を
出力する光スイッチ３と、第３信号光ＣＷ3 を所望周波
数の第４信号光ＣＷ4 に変換するブリルアン散乱周波数
変換器４と、第４信号光ＣＷ4 を所望周波数に調整して
第５信号光ＣＷ5 を出力する周波数コントローラ５と、
光スイッチ３からのパルス光と周波数コントローラ５か
らの第５信号光ＣＷ5 を対向させて伝播することによ
り、両光の相互作用により誘導ブリルアン増幅された第
６信号光ＣＷ6 が発生するセンサファイバ６と、その第
６信号光ＣＷ6 を受光する光検出器７と、前記光スイッ
チ３とセンサファイバ６との間に設けられてパルス光を
センサファイバ６へ伝播し、且つセンサファイバ６から
の第６信号光ＣＷ6 を光検出器７へ伝播する第２光カプ
ラ８とを具備してなるものである。
【０００８】
【作用】本発明のブリルアン散乱現象を利用したセンシ
ングシステムでは、所定周波数ν0 の第１信号光ＣＷ1
を出力する光源１と、この第１信号光ＣＷ1 光を第２、
３信号光ＣＷ2 、ＣＷ3 に分ける第１光カプラ２と、第
２信号光ＣＷ2 を変調してパルス光を出力する光スイッ
チ３と、第３信号光ＣＷ3 を所望の周波数に変換しての
第４信号光ＣＷ4 を出力するブリルアン散乱周波数変換
器４と、第４信号光ＣＷ4 を所望の周波数に可変調整し
て第５信号光ＣＷ5 を出力する周波数コントローラ５
と、光スイッチ３からのパルス光と周波数コントローラ
５からの第５信号光ＣＷ5 を対向させて伝播することに
より、両光の相互作用により誘導ブリルアン増幅された
第６信号光ＣＷ6 が発生するセンサファイバ６と、その
第６信号光ＣＷ6 を受光する光検出器７と、光スイッチ
３とセンサファイバ６の間に設けられてパルス光をセン
サファイバ６へ伝播し、且つセンサファイバ６からの第
６信号光ＣＷ6 を光検出器７へ伝播する第２光カプラ８
とを具備してなるため、１つの光源１で、センサファイ
バ６に入力するパルス光と、同じくセンサファイバ６に
入力してパルス光の後方ブリルアン散乱光を観測できる
ようにするための第５信号光ＣＷ5 とを作り出すことが
できる。
ングシステムでは、所定周波数ν0 の第１信号光ＣＷ1
を出力する光源１と、この第１信号光ＣＷ1 光を第２、
３信号光ＣＷ2 、ＣＷ3 に分ける第１光カプラ２と、第
２信号光ＣＷ2 を変調してパルス光を出力する光スイッ
チ３と、第３信号光ＣＷ3 を所望の周波数に変換しての
第４信号光ＣＷ4 を出力するブリルアン散乱周波数変換
器４と、第４信号光ＣＷ4 を所望の周波数に可変調整し
て第５信号光ＣＷ5 を出力する周波数コントローラ５
と、光スイッチ３からのパルス光と周波数コントローラ
５からの第５信号光ＣＷ5 を対向させて伝播することに
より、両光の相互作用により誘導ブリルアン増幅された
第６信号光ＣＷ6 が発生するセンサファイバ６と、その
第６信号光ＣＷ6 を受光する光検出器７と、光スイッチ
３とセンサファイバ６の間に設けられてパルス光をセン
サファイバ６へ伝播し、且つセンサファイバ６からの第
６信号光ＣＷ6 を光検出器７へ伝播する第２光カプラ８
とを具備してなるため、１つの光源１で、センサファイ
バ６に入力するパルス光と、同じくセンサファイバ６に
入力してパルス光の後方ブリルアン散乱光を観測できる
ようにするための第５信号光ＣＷ5 とを作り出すことが
できる。
【０００９】さらにこのセンシングシステムでは、光源
１の周波数ν0 の第１信号光ＣＷ1光を周波数変換する
ためのデバイスとしてブリルアン散乱周波数変換器４を
使用するが、このブリルアン散乱周波数変換器４は、光
源１から分岐した第３信号光ＣＷ3 を、同周波数変換器
４内の光ファイバ９に印加される一定歪み又は温度に対
応するブリルアン周波数シフト量νBTの周波数変換を行
って周波数（ν0 −νBT）の第４信号光ＣＷ4 を作り出
すため、光源１の周波数が不安定でΔν0 だけの偏差を
持っていたとしても、第３信号光ＣＷ3 と第４信号光Ｃ
Ｗ4 の周波数差＝（ν0 ±Δν0 ）−（ν0 ±Δν0 −
νBT）＝νBTとなり、光源１の持つ周波数変動Δν0 が
影響されない。従って、システムの測定精度が高くな
る。
１の周波数ν0 の第１信号光ＣＷ1光を周波数変換する
ためのデバイスとしてブリルアン散乱周波数変換器４を
使用するが、このブリルアン散乱周波数変換器４は、光
源１から分岐した第３信号光ＣＷ3 を、同周波数変換器
４内の光ファイバ９に印加される一定歪み又は温度に対
応するブリルアン周波数シフト量νBTの周波数変換を行
って周波数（ν0 −νBT）の第４信号光ＣＷ4 を作り出
すため、光源１の周波数が不安定でΔν0 だけの偏差を
持っていたとしても、第３信号光ＣＷ3 と第４信号光Ｃ
Ｗ4 の周波数差＝（ν0 ±Δν0 ）−（ν0 ±Δν0 −
νBT）＝νBTとなり、光源１の持つ周波数変動Δν0 が
影響されない。従って、システムの測定精度が高くな
る。
【００１０】またこのセンシングシステムでは、前記ブ
リルアン散乱周波数変換器４により大まかな周波数変換
を行なってから、その後に周波数コントローラ５で周波
数の微調整や連続的な可変調整を行なうようにしてある
ため、周波数変換に伴う変動を抑さえながら広い範囲で
周波数を走査することもできる。
リルアン散乱周波数変換器４により大まかな周波数変換
を行なってから、その後に周波数コントローラ５で周波
数の微調整や連続的な可変調整を行なうようにしてある
ため、周波数変換に伴う変動を抑さえながら広い範囲で
周波数を走査することもできる。
【００１１】これらの結果として、測定精度を高めるた
めの繰り返し測定も必要なくなり、また測定時間の短縮
化を図ることができる。
めの繰り返し測定も必要なくなり、また測定時間の短縮
化を図ることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下に本発明のブリルアン散乱現
象を利用したセンシングシステムの実施形態の第１例を
図１に基づいて説明する。
象を利用したセンシングシステムの実施形態の第１例を
図１に基づいて説明する。
【００１３】図１における符号１は第１信号光ＣＷ1 を
出射する光源であり、例えばＹＡＧレーザ、ＤＦＢレー
ザ等のスペクトル線幅の狭い光源である。なお、ここで
光源１が出射する第１信号光ＣＷ1 の周波数をν0 とす
る。
出射する光源であり、例えばＹＡＧレーザ、ＤＦＢレー
ザ等のスペクトル線幅の狭い光源である。なお、ここで
光源１が出射する第１信号光ＣＷ1 の周波数をν0 とす
る。
【００１４】図１における符号２は第１光カプラであ
り、光源１から出射された第１信号光ＣＷ1 を第２信号
光ＣＷ2 と第３信号光ＣＷ3 とに分けるものである。
り、光源１から出射された第１信号光ＣＷ1 を第２信号
光ＣＷ2 と第３信号光ＣＷ3 とに分けるものである。
【００１５】図１における符号３は光スイッチである。
この光スイッチ３は、第１光カプラ２により分岐された
第２信号光ＣＷ2 を外部パルス信号によりパルス変調し
てパルス光を作り出すものであり、これには音響光学型
光変調器或は電界効果型光変調器等を用いる。
この光スイッチ３は、第１光カプラ２により分岐された
第２信号光ＣＷ2 を外部パルス信号によりパルス変調し
てパルス光を作り出すものであり、これには音響光学型
光変調器或は電界効果型光変調器等を用いる。
【００１６】図１における符号４は第１光カプラ２によ
り分岐された第３信号光ＣＷ3 の周波数を変換して第４
信号光ＣＷ4 を作り出すブリルアン散乱周波数変換器で
ある。このブリルアン散乱周波数変換器４は、一定長の
光ファイバ９と、この光ファイバ９に一定量の歪みを付
加する歪み付加装置（図示されていない）と、或いは歪
み付加装置に代わる光ファイバ９の雰囲気温度を所望温
度に保持する温度調節装置（図示されていない）から構
成する。このブリルアン散乱周波数変換器４では、前記
歪み付加装置、或いは温度調節装置によって光ファイバ
９に一定量の歪み或いは一定温度を作用させ、その結果
として同光ファイバ９内に伝播される第３信号光ＣＷ3
からブリルアン周波数シフト量νBTだけシフトした周波
数（ν0−νBT）の第４信号光ＣＷ4 を作り出す。
り分岐された第３信号光ＣＷ3 の周波数を変換して第４
信号光ＣＷ4 を作り出すブリルアン散乱周波数変換器で
ある。このブリルアン散乱周波数変換器４は、一定長の
光ファイバ９と、この光ファイバ９に一定量の歪みを付
加する歪み付加装置（図示されていない）と、或いは歪
み付加装置に代わる光ファイバ９の雰囲気温度を所望温
度に保持する温度調節装置（図示されていない）から構
成する。このブリルアン散乱周波数変換器４では、前記
歪み付加装置、或いは温度調節装置によって光ファイバ
９に一定量の歪み或いは一定温度を作用させ、その結果
として同光ファイバ９内に伝播される第３信号光ＣＷ3
からブリルアン周波数シフト量νBTだけシフトした周波
数（ν0−νBT）の第４信号光ＣＷ4 を作り出す。
【００１７】このブリルアン散乱周波数変換器４におい
ては、光源１の周波数が不安定で第３信号光ＣＷ3 がΔ
ν0 だけの周波数変動を持っていたとしても、この第３
信号光ＣＷ3 と周波数変換された後の第４信号光ＣＷ4
の周波数差は ＝（ν0 ±Δν0 ）−（ν0 ±Δν0 −
νBT）＝νBTとなり、光源１の持つ周波数変動Δν0の
影響が解消される。このブリルアン散乱周波数変換器４
は第３信号光ＣＷ3 の周波数を大きく変化させるのに使
用する。
ては、光源１の周波数が不安定で第３信号光ＣＷ3 がΔ
ν0 だけの周波数変動を持っていたとしても、この第３
信号光ＣＷ3 と周波数変換された後の第４信号光ＣＷ4
の周波数差は ＝（ν0 ±Δν0 ）−（ν0 ±Δν0 −
νBT）＝νBTとなり、光源１の持つ周波数変動Δν0の
影響が解消される。このブリルアン散乱周波数変換器４
は第３信号光ＣＷ3 の周波数を大きく変化させるのに使
用する。
【００１８】図１における符号５は周波数コントローラ
である。この周波数コントロ−ラ５は音響光学型変調器
を用いてなり、音響光学型変調器に印加した駆動周波数
ｆsにより同周波数ｆs に対応した周波数νBSだけ第４
信号光ＣＷ4 の周波数をシフトし、周波数コントローラ
５通過後の第５信号光ＣＷ5 の周波数を（ν0 −νBT−
νBS）とする。この周波数コントローラ５は、第４信号
光ＣＷ4 の周波数を連続的に可変したり、第４信号光Ｃ
Ｗ4 の周波数を微調整したりするのに使用する。
である。この周波数コントロ−ラ５は音響光学型変調器
を用いてなり、音響光学型変調器に印加した駆動周波数
ｆsにより同周波数ｆs に対応した周波数νBSだけ第４
信号光ＣＷ4 の周波数をシフトし、周波数コントローラ
５通過後の第５信号光ＣＷ5 の周波数を（ν0 −νBT−
νBS）とする。この周波数コントローラ５は、第４信号
光ＣＷ4 の周波数を連続的に可変したり、第４信号光Ｃ
Ｗ4 の周波数を微調整したりするのに使用する。
【００１９】図１における符号６はセンサファイバ（光
ファイバ）であり、センサファイバ６に作用された外力
（外力により光ファイバに発生した歪み）や温度等の物
理量を検出する。このセンサファイバ６の一端には光ス
イッチ３からのパルス光を入射し、他端には周波数コン
トローラ５の第５信号光ＣＷ5 を入射してあり、両光が
センサファイバ６内において対向して伝播するようにし
てある。このセンサファイバ６内においては、同ファイ
バ６に付加された外力や温度に応じて多数のブリルアン
散乱光が発生するが、これらブリルアン散乱光のうち第
５信号光ＣＷ5の周波数と一致するものがあると、その
ブリルアン散乱光が第５信号光ＣＷ5 を誘導ブリルアン
ゲインして第６信号光ＣＷ6 を発生する。即ち、センサ
ファイバ６内において発生したブリルアン散乱光のう
ち、周波数コントローラ５から出力される第５信号光Ｃ
Ｗ5 の周波数と一致したものだけが誘導ブリルアンゲイ
ンされて図１に符号７として示す光検出器７において検
出される。
ファイバ）であり、センサファイバ６に作用された外力
（外力により光ファイバに発生した歪み）や温度等の物
理量を検出する。このセンサファイバ６の一端には光ス
イッチ３からのパルス光を入射し、他端には周波数コン
トローラ５の第５信号光ＣＷ5 を入射してあり、両光が
センサファイバ６内において対向して伝播するようにし
てある。このセンサファイバ６内においては、同ファイ
バ６に付加された外力や温度に応じて多数のブリルアン
散乱光が発生するが、これらブリルアン散乱光のうち第
５信号光ＣＷ5の周波数と一致するものがあると、その
ブリルアン散乱光が第５信号光ＣＷ5 を誘導ブリルアン
ゲインして第６信号光ＣＷ6 を発生する。即ち、センサ
ファイバ６内において発生したブリルアン散乱光のう
ち、周波数コントローラ５から出力される第５信号光Ｃ
Ｗ5 の周波数と一致したものだけが誘導ブリルアンゲイ
ンされて図１に符号７として示す光検出器７において検
出される。
【００２０】図１における符号８は光カプラである。こ
の光カプラ８は光スイッチ３から出力されるパルス光を
センシング用のセンサファイバ６に送り、またセンサフ
ァイバ６において発生したブリルアン増幅された第６信
号光ＣＷ6 を光検出器７に送るため、光スイッチ３とセ
ンサファイバ６との間に挿入してある。
の光カプラ８は光スイッチ３から出力されるパルス光を
センシング用のセンサファイバ６に送り、またセンサフ
ァイバ６において発生したブリルアン増幅された第６信
号光ＣＷ6 を光検出器７に送るため、光スイッチ３とセ
ンサファイバ６との間に挿入してある。
【００２１】
【本発明のセンシングシステムにおける動作例】以上説
明したセンシングシステムにおける動作例を説明する。
光源１から出射された周波数ν0 の第１信号光ＣＷ1 は
第１光カプラ２により第２信号光ＣＷ2 と第３信号光Ｃ
Ｗ3 とに分岐され、第２信号光ＣＷ2 は光スイッチ３
へ、第３信号光ＣＷ3 はブリルアン散乱周波数変換器４
へと送られる。
明したセンシングシステムにおける動作例を説明する。
光源１から出射された周波数ν0 の第１信号光ＣＷ1 は
第１光カプラ２により第２信号光ＣＷ2 と第３信号光Ｃ
Ｗ3 とに分岐され、第２信号光ＣＷ2 は光スイッチ３
へ、第３信号光ＣＷ3 はブリルアン散乱周波数変換器４
へと送られる。
【００２２】前記第２信号光ＣＷ2 は光スイッチ３でパ
ルス変調されてパルス光に変換され、同パルス光は第２
光カプラ８を通りセンサファイバ６へ入射される。但
し、光スイッチ３では周波数変換は行われない。
ルス変調されてパルス光に変換され、同パルス光は第２
光カプラ８を通りセンサファイバ６へ入射される。但
し、光スイッチ３では周波数変換は行われない。
【００２３】前記第３信号光ＣＷ3 はブリルアン散乱周
波数変換器４によって任意の周波数νBTの第４信号光Ｃ
Ｗ4 に変換される。この第４信号光ＣＷ4 は、周波数を
細かく且つ連続的に可変調整することができる音響光学
型光変調器からなる周波数コントローラ５を通って第５
信号光ＣＷ5 となった後、センサファイバ６へ前記パル
ス光の入射端と反対側の端から入射される。
波数変換器４によって任意の周波数νBTの第４信号光Ｃ
Ｗ4 に変換される。この第４信号光ＣＷ4 は、周波数を
細かく且つ連続的に可変調整することができる音響光学
型光変調器からなる周波数コントローラ５を通って第５
信号光ＣＷ5 となった後、センサファイバ６へ前記パル
ス光の入射端と反対側の端から入射される。
【００２４】前記センサファイバ６に入射された光は図
３のようになり、センサファイバ６の各位置（Ｚ1 、Ｚ
2 、・・・・Ｚn ）において、一定以上の光電力を持っ
た周波数ν0 のパルス光１が入射された場合、その位置
（Ｚ1 、Ｚ2 、・・・・Ｚn）に印加されている歪み
量、温度に対応し、周波数（ν0 −νB1、ν0 −νB2、
・・・・、ν0 −νBn）の後方ブリルアン散乱光を発生
させる。この各位置における後方ブリルアン散乱光の光
電力は微弱であるが、パルス光１に対向する方向からセ
ンサファイバ６中に入射される周波数（ν0 −νBT−ν
BS）の第５信号光ＣＷ5 と周波数が一致した位置では、
後方ブリルアン散乱光（パルス光）が第５信号光ＣＷ5
の光電力を誘導ブリルアンゲインするため、この第５信
号光ＣＷ5が第６信号光ＣＷ6 として光検出器７で受光
される。また、パルス光の出射から第６信号光ＣＷ6 の
光検出器７での受光までの時間を測定することで誘導ブ
リルアンゲインが生じた位置を特定することができる。
３のようになり、センサファイバ６の各位置（Ｚ1 、Ｚ
2 、・・・・Ｚn ）において、一定以上の光電力を持っ
た周波数ν0 のパルス光１が入射された場合、その位置
（Ｚ1 、Ｚ2 、・・・・Ｚn）に印加されている歪み
量、温度に対応し、周波数（ν0 −νB1、ν0 −νB2、
・・・・、ν0 −νBn）の後方ブリルアン散乱光を発生
させる。この各位置における後方ブリルアン散乱光の光
電力は微弱であるが、パルス光１に対向する方向からセ
ンサファイバ６中に入射される周波数（ν0 −νBT−ν
BS）の第５信号光ＣＷ5 と周波数が一致した位置では、
後方ブリルアン散乱光（パルス光）が第５信号光ＣＷ5
の光電力を誘導ブリルアンゲインするため、この第５信
号光ＣＷ5が第６信号光ＣＷ6 として光検出器７で受光
される。また、パルス光の出射から第６信号光ＣＷ6 の
光検出器７での受光までの時間を測定することで誘導ブ
リルアンゲインが生じた位置を特定することができる。
【００２５】前記センサファイバ６の各位置における付
加歪み量や雰囲気温度は、ブリルアン散乱周波数変換器
４や周波数コントローラ５により第５信号光ＣＷ5 の周
波数シフト量（νBT、νBS）を適宜可変調整し、各周波
数シフト量（νBT＋νBS）に対応する第６信号光ＣＷ6
を受光すると共に、その夫々においてパルス光の出射か
ら第６信号光ＣＷ6 の光検出器７での受光までの時間を
測定することで評価することができる。
加歪み量や雰囲気温度は、ブリルアン散乱周波数変換器
４や周波数コントローラ５により第５信号光ＣＷ5 の周
波数シフト量（νBT、νBS）を適宜可変調整し、各周波
数シフト量（νBT＋νBS）に対応する第６信号光ＣＷ6
を受光すると共に、その夫々においてパルス光の出射か
ら第６信号光ＣＷ6 の光検出器７での受光までの時間を
測定することで評価することができる。
【００２６】以上は光ファイバ６をセンサファイバとし
て利用して歪みや温度などの物理量を測定する場合の例
であるが、光ファイバ６自体を検査対象として同光ファ
イバ６の物性（歪み分布）を測定することも可能であ
る。
て利用して歪みや温度などの物理量を測定する場合の例
であるが、光ファイバ６自体を検査対象として同光ファ
イバ６の物性（歪み分布）を測定することも可能であ
る。
【００２７】
【発明の効果】本発明のブリルアン散乱現象を利用した
センシングシステムによれば次のような効果がある。 ．２つの光源を使用することなく、１つの光源でセン
サファイバ内の歪み分布やセンサファイバがおかれた環
境の温度分布を高精度かつ容易に測定することができ
る。 ．測定精度の向上に従い、従来必要であった測定精度
を高めるための繰り返し測定を必要としなくなるので測
定時間の短縮化をはかることができる。
センシングシステムによれば次のような効果がある。 ．２つの光源を使用することなく、１つの光源でセン
サファイバ内の歪み分布やセンサファイバがおかれた環
境の温度分布を高精度かつ容易に測定することができ
る。 ．測定精度の向上に従い、従来必要であった測定精度
を高めるための繰り返し測定を必要としなくなるので測
定時間の短縮化をはかることができる。
【図１】本発明のブリルアン散乱現象を利用したセンシ
ングシステムの構成図。
ングシステムの構成図。
【図２】従来のブリルアン散乱現象を利用したセンシン
グシステムの構成図。
グシステムの構成図。
【図３】センサファイバ内の光の挙動を示した模式図。
１ 光源 ２ 第１光カプラ ３ 光スイッチ ４ ブリルアン散乱周波数変換器 ５ 周波数コントロ−ラ ６ センサファイバ ７ 光検出器 ８ 第２光カプラ
Claims (1)
- 【請求項１】所定周波数（ν0 ）の第１信号光（ＣＷ
1 ）を出力する光源（１）と、この第１信号光（ＣＷ
1 ）を第２、３信号光（ＣＷ2 、ＣＷ3 ）に分ける第１
光カプラ（２）と、第２信号光（ＣＷ2 ）を変調してパ
ルス光を出力する光スイッチ（３）と、第３信号光（Ｃ
Ｗ3 ）を所望周波数の第４信号光（ＣＷ4 ）に変換する
ブリルアン散乱周波数変換器（４）と、第４信号光（Ｃ
Ｗ4 ）を所望周波数に調整して第５信号光（ＣＷ5 ）を
出力する周波数コントローラ（５）と、光スイッチ
（３）からのパルス光と周波数コントローラ（５）から
の第５信号光（ＣＷ5 ）を対向させて伝播することによ
り、両光の相互作用により誘導ブリルアン増幅された第
６信号光（ＣＷ6 ）が発生するセンサファイバ（６）
と、その第６信号光（ＣＷ6 ）を受光する光検出器
（７）と、前記光スイッチ（３）とセンサファイバ
（６）との間に設けられてパルス光をセンサファイバ
（６）へ伝播し、且つセンサファイバ（６）からの第６
信号光（ＣＷ6 ）を光検出器（７）へ伝播する第２光カ
プラ（８）とを具備してなることを特徴とするブリルア
ン散乱現象を利用したセンシングシステム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7227377A JPH0953998A (ja) | 1995-08-11 | 1995-08-11 | ブリルアン散乱現象を利用したセンシングシステム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7227377A JPH0953998A (ja) | 1995-08-11 | 1995-08-11 | ブリルアン散乱現象を利用したセンシングシステム |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0953998A true JPH0953998A (ja) | 1997-02-25 |
Family
ID=16859863
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7227377A Pending JPH0953998A (ja) | 1995-08-11 | 1995-08-11 | ブリルアン散乱現象を利用したセンシングシステム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0953998A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6621619B2 (en) * | 2001-07-30 | 2003-09-16 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Hybrid brillouin/erbium doped fiber amplifier apparatus and method |
| US6813403B2 (en) | 2002-03-14 | 2004-11-02 | Fiber Optic Systems Technology, Inc. | Monitoring of large structures using brillouin spectrum analysis |
| CN103575664A (zh) * | 2013-10-08 | 2014-02-12 | 南京航空航天大学 | 基于新型集成式复合传感器的结构多尺度健康监测装置与方法 |
| CN106525092A (zh) * | 2016-11-03 | 2017-03-22 | 华南理工大学 | 高空间分辨率长距离分布式光纤温度应变传感系统 |
-
1995
- 1995-08-11 JP JP7227377A patent/JPH0953998A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6621619B2 (en) * | 2001-07-30 | 2003-09-16 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Hybrid brillouin/erbium doped fiber amplifier apparatus and method |
| US6813403B2 (en) | 2002-03-14 | 2004-11-02 | Fiber Optic Systems Technology, Inc. | Monitoring of large structures using brillouin spectrum analysis |
| CN103575664A (zh) * | 2013-10-08 | 2014-02-12 | 南京航空航天大学 | 基于新型集成式复合传感器的结构多尺度健康监测装置与方法 |
| CN106525092A (zh) * | 2016-11-03 | 2017-03-22 | 华南理工大学 | 高空间分辨率长距离分布式光纤温度应变传感系统 |
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