JPH10111171A - 光ファイバ歪み分布センサ - Google Patents
光ファイバ歪み分布センサInfo
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- JPH10111171A JPH10111171A JP8263163A JP26316396A JPH10111171A JP H10111171 A JPH10111171 A JP H10111171A JP 8263163 A JP8263163 A JP 8263163A JP 26316396 A JP26316396 A JP 26316396A JP H10111171 A JPH10111171 A JP H10111171A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 センサ用光ファイバの伝送損失分布の影響を
受けずに歪み分布を求めることができる光ファイバ歪み
分布センサを提供する。 【解決手段】 ＣＷ光の光周波数がパルス光の光周波数
よりもΔνだけ小さい場合に測定される光の強度時間変
化Ｓ０（ｔ）とＣＷ光の光周波数がパルス光の光周波数
よりもΔνだけ大きい場合に測定される光の強度時間変
化Ｓ２（ｔ）を用いて、センサ用光ファイバの伝送損失
分布に対応した時間変化波形ＳＬ（ｔ）を求めることが
でき、強度時間変化Ｓ０（ｔ），Ｓ２（ｔ）を伝送損失
分布ＳＬ（ｔ）で除算する等することにより、伝送損失
の影響を受けずに光ファイバの歪み分布を求めることが
できる。
受けずに歪み分布を求めることができる光ファイバ歪み
分布センサを提供する。 【解決手段】 ＣＷ光の光周波数がパルス光の光周波数
よりもΔνだけ小さい場合に測定される光の強度時間変
化Ｓ０（ｔ）とＣＷ光の光周波数がパルス光の光周波数
よりもΔνだけ大きい場合に測定される光の強度時間変
化Ｓ２（ｔ）を用いて、センサ用光ファイバの伝送損失
分布に対応した時間変化波形ＳＬ（ｔ）を求めることが
でき、強度時間変化Ｓ０（ｔ），Ｓ２（ｔ）を伝送損失
分布ＳＬ（ｔ）で除算する等することにより、伝送損失
の影響を受けずに光ファイバの歪み分布を求めることが
できる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光ファイバ歪み分
布センサに関する。
布センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】図４は従来の光ファイバ歪み分布センサ
のブロック図である。
のブロック図である。
【０００３】センサ用光ファイバ１の一端１ａには光周
波数がν０の連続光（ＣＷ光）を発生するＣＷ光源２が
接続されている。センサ用光ファイバ１の他端１ｂには
光分岐器３を介して光周波数νｐのパルス光を発生する
パルス光源４が接続されている。センサ用光ファイバ１
の他端１ｂに到達する光周波数ν０のＣＷ光の時間変化
を測定する受光系（図示せず）が受光器５を介して接続
されている。
波数がν０の連続光（ＣＷ光）を発生するＣＷ光源２が
接続されている。センサ用光ファイバ１の他端１ｂには
光分岐器３を介して光周波数νｐのパルス光を発生する
パルス光源４が接続されている。センサ用光ファイバ１
の他端１ｂに到達する光周波数ν０のＣＷ光の時間変化
を測定する受光系（図示せず）が受光器５を介して接続
されている。
【０００４】このような光ファイバ歪み分布センサが作
動すると、センサ用光ファイバ１中で互いに逆方向に伝
搬するパルス光とＣＷ光とが出会う位置で生じるブリル
アン増幅による光周波数ν０のＣＷ光の強度変化を受光
系で測定することができる。このブリルアン増幅は、セ
ンサ用光ファイバ１に生じた歪みεＸによるブリルアン
周波数シフトが（νｐ−ν０）に等しいときに生じるも
のであり、受光系で受光した光周波数ν０の光の時間変
化（図５（ａ））からセンサ用光ファイバ１にεＸの歪
みが発生している位置を求めることができる。受光系で
の受光強度は、ブリルアン増幅以外に光周波数νｐのパ
ルス光の伝送損失によっても変化するので、実際は伝送
損失による減衰の補正を行って、εＸの歪みが発生して
いる位置を求めることになる。センサ用光ファイバ１の
歪み分布を求めるには（νｐ−ν０）の値を順次変えて
測定する歪みの大きさを変えて同様の測定を繰り返し行
えばよい。尚、図５（ａ）、（ｂ）は光ファイバ歪み分
布センサの受光系の受光強度と時間との関係を示す図で
あり、横軸が時間、縦軸が受光強度である。
動すると、センサ用光ファイバ１中で互いに逆方向に伝
搬するパルス光とＣＷ光とが出会う位置で生じるブリル
アン増幅による光周波数ν０のＣＷ光の強度変化を受光
系で測定することができる。このブリルアン増幅は、セ
ンサ用光ファイバ１に生じた歪みεＸによるブリルアン
周波数シフトが（νｐ−ν０）に等しいときに生じるも
のであり、受光系で受光した光周波数ν０の光の時間変
化（図５（ａ））からセンサ用光ファイバ１にεＸの歪
みが発生している位置を求めることができる。受光系で
の受光強度は、ブリルアン増幅以外に光周波数νｐのパ
ルス光の伝送損失によっても変化するので、実際は伝送
損失による減衰の補正を行って、εＸの歪みが発生して
いる位置を求めることになる。センサ用光ファイバ１の
歪み分布を求めるには（νｐ−ν０）の値を順次変えて
測定する歪みの大きさを変えて同様の測定を繰り返し行
えばよい。尚、図５（ａ）、（ｂ）は光ファイバ歪み分
布センサの受光系の受光強度と時間との関係を示す図で
あり、横軸が時間、縦軸が受光強度である。
【０００５】しかしながら、νｐ＞ν０とした場合に
は、ブリルアン増幅により光周波数ν０のＣＷ光が増幅
される際に、光周波数νｐのパルス光がΔｐだけ減衰す
るために、測定対象の歪みが発生している区間が長い場
合には、光周波数νｐのパルス光の強度の減衰が大きく
なる。このため光周波数ν０のＣＷ光の増幅度合いも小
さくなりＳ／Ｎ比が劣化する場合がある。
は、ブリルアン増幅により光周波数ν０のＣＷ光が増幅
される際に、光周波数νｐのパルス光がΔｐだけ減衰す
るために、測定対象の歪みが発生している区間が長い場
合には、光周波数νｐのパルス光の強度の減衰が大きく
なる。このため光周波数ν０のＣＷ光の増幅度合いも小
さくなりＳ／Ｎ比が劣化する場合がある。
【０００６】そこで、このような問題を回避するため
に、νｐ＜ν０となるようにパルス光及びＣＷ光の光周
波数を設定して測定することが試みられた。この場合に
は（νｐ−ν０）のブリルアン周波数シフトに相当する
歪みの発生している地点でのＣＷ光の減衰が生じるの
で、ＣＷ光の減衰からセンサ用光ファイバ１の歪み分布
を求めることができる（図５（ｂ））。
に、νｐ＜ν０となるようにパルス光及びＣＷ光の光周
波数を設定して測定することが試みられた。この場合に
は（νｐ−ν０）のブリルアン周波数シフトに相当する
歪みの発生している地点でのＣＷ光の減衰が生じるの
で、ＣＷ光の減衰からセンサ用光ファイバ１の歪み分布
を求めることができる（図５（ｂ））。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図４に
示した従来の技術では、測定されたＣＷ光強度変化から
歪み分布を求める際に光ファイバの伝送損失分布の影響
を受けるため、正確な歪み分布を求めることが困難であ
った。
示した従来の技術では、測定されたＣＷ光強度変化から
歪み分布を求める際に光ファイバの伝送損失分布の影響
を受けるため、正確な歪み分布を求めることが困難であ
った。
【０００８】そこで、本発明の目的は、上記課題を解決
し、センサ用光ファイバの伝送損失分布の影響を受けず
に歪み分布を求めることができる光ファイバ歪み分布セ
ンサを提供することにある。
し、センサ用光ファイバの伝送損失分布の影響を受けず
に歪み分布を求めることができる光ファイバ歪み分布セ
ンサを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、センサ用光ファイバの一端に光周波数の差
が２×Δνである光周波数ν０及びν２（ν０＜ν２）
の連続光を入射するためのＣＷ光源と、センサ用光ファ
イバの他端に光周波数がν０＋Δνであるパルス光を入
射するパルス光源と、センサ用光ファイバの一端に到達
する光周波数ν０の光の強度時間変化Ｓ０（ｔ）及び光
周波数ν２の光の強度時間変化Ｓ２（ｔ）を、パルス光
がセンサ用光ファイバの他端に入射した時刻を基準にし
て測定すると共に、強度時間変化Ｓ０（ｔ）及び強度時
間変化Ｓ２（ｔ）からセンサ用光ファイバの伝送損失分
布を求めた後、強度時間変化Ｓ０（ｔ）及び強度時間変
化Ｓ２（ｔ）から伝送損失分布を除去し、センサ用光フ
ァイバ上のブルリアン周波数シフトΔνの歪みの位置を
求める受光系とを備えたものである。
に本発明は、センサ用光ファイバの一端に光周波数の差
が２×Δνである光周波数ν０及びν２（ν０＜ν２）
の連続光を入射するためのＣＷ光源と、センサ用光ファ
イバの他端に光周波数がν０＋Δνであるパルス光を入
射するパルス光源と、センサ用光ファイバの一端に到達
する光周波数ν０の光の強度時間変化Ｓ０（ｔ）及び光
周波数ν２の光の強度時間変化Ｓ２（ｔ）を、パルス光
がセンサ用光ファイバの他端に入射した時刻を基準にし
て測定すると共に、強度時間変化Ｓ０（ｔ）及び強度時
間変化Ｓ２（ｔ）からセンサ用光ファイバの伝送損失分
布を求めた後、強度時間変化Ｓ０（ｔ）及び強度時間変
化Ｓ２（ｔ）から伝送損失分布を除去し、センサ用光フ
ァイバ上のブルリアン周波数シフトΔνの歪みの位置を
求める受光系とを備えたものである。
【００１０】上記構成に加え本発明の光ファイバ歪み分
布センサは、パルス光源が、光周波数ν０の連続光を出
射するＣＷ光源と、ＣＷ光源とセンサ用光ファイバの一
端との間に設けられた第１の光分岐器と、第１の光分岐
器の副出入力端に接続され分岐された光の周波数をΔν
だけシフトさせる光周波数シフタと、光周波数シフタの
出力端に接続され出力光を２方向に切り替える光スイッ
チと、光スイッチの一方の出力端に接続され第１の光分
岐器を介してセンサ用光ファイバの一端に導く第１の案
内手段と、光スイッチの他方の出力端に接続され第２の
光分岐器を介してセンサ用光ファイバの他端に導く第２
の案内手段とで構成してもよい。
布センサは、パルス光源が、光周波数ν０の連続光を出
射するＣＷ光源と、ＣＷ光源とセンサ用光ファイバの一
端との間に設けられた第１の光分岐器と、第１の光分岐
器の副出入力端に接続され分岐された光の周波数をΔν
だけシフトさせる光周波数シフタと、光周波数シフタの
出力端に接続され出力光を２方向に切り替える光スイッ
チと、光スイッチの一方の出力端に接続され第１の光分
岐器を介してセンサ用光ファイバの一端に導く第１の案
内手段と、光スイッチの他方の出力端に接続され第２の
光分岐器を介してセンサ用光ファイバの他端に導く第２
の案内手段とで構成してもよい。
【００１１】上記構成に加え本発明の光ファイバ歪み分
布センサは、センサ用光ファイバの一端に到達した光周
波数ν０及びν２の光を受ける受光器に、受光した光の
強度時間変化Ｓ０（ｔ）及び強度時間変化Ｓ２（ｔ）を
検出するためのバンドパスフィルタを設けてもよい。
布センサは、センサ用光ファイバの一端に到達した光周
波数ν０及びν２の光を受ける受光器に、受光した光の
強度時間変化Ｓ０（ｔ）及び強度時間変化Ｓ２（ｔ）を
検出するためのバンドパスフィルタを設けてもよい。
【００１２】上記構成によって、連続光（ＣＷ光）の光
周波数がパルス光の光周波数よりもΔνだけ小さい場合
に測定される光の強度時間変化Ｓ０（ｔ）とＣＷ光の光
周波数がパルス光の光周波数よりもΔνだけ大きい場合
に測定される光の強度時間変化Ｓ２（ｔ）を用いて、セ
ンサ用光ファイバの伝送損失分布に対応した時間変化波
形ＳＬ（ｔ）を求めることができ、強度時間変化Ｓ０
（ｔ）、Ｓ２（ｔ）を伝送損失分布ＳＬ（ｔ）で除算す
る等することにより、伝送損失の影響を受けずに光ファ
イバの歪み分布を求めることができる。
周波数がパルス光の光周波数よりもΔνだけ小さい場合
に測定される光の強度時間変化Ｓ０（ｔ）とＣＷ光の光
周波数がパルス光の光周波数よりもΔνだけ大きい場合
に測定される光の強度時間変化Ｓ２（ｔ）を用いて、セ
ンサ用光ファイバの伝送損失分布に対応した時間変化波
形ＳＬ（ｔ）を求めることができ、強度時間変化Ｓ０
（ｔ）、Ｓ２（ｔ）を伝送損失分布ＳＬ（ｔ）で除算す
る等することにより、伝送損失の影響を受けずに光ファ
イバの歪み分布を求めることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面に基づいて詳述する。
図面に基づいて詳述する。
【００１４】図１は本発明の光ファイバ歪み分布センサ
の一実施の形態を示すブロック図である。尚、図４に示
した従来例と同様の部材には共通の符号を用いた。
の一実施の形態を示すブロック図である。尚、図４に示
した従来例と同様の部材には共通の符号を用いた。
【００１５】ＣＷ光源２の出力側は光ファイバ６を介し
て光源側の光分岐器７の主入出力端（図では左側）７ａ
に接続されており、光分岐器７の主出入力端（図では右
側）７ｂは第１の光分岐器９の主入出力端（図では左
側）９ａに接続されている。第１の光分岐器９の主出入
力端９ｂは長さＬのセンサ用光ファイバ１の一端１ａに
接続され、センサ用光ファイバ１の両端１ａ，１ｂが光
分岐器の出入力端９ｂ，１０ｂに接続されている。第１
の光分岐器９の副出入力端９ｃは光ファイバ１１を介し
て光周波数シフタ１２の入力端に接続され、光周波数シ
フタ１２の出力端は光ファイバ１３を介して、出力光を
２方向に切り替える光スイッチ１４の入力端１４ａに接
続されている。
て光源側の光分岐器７の主入出力端（図では左側）７ａ
に接続されており、光分岐器７の主出入力端（図では右
側）７ｂは第１の光分岐器９の主入出力端（図では左
側）９ａに接続されている。第１の光分岐器９の主出入
力端９ｂは長さＬのセンサ用光ファイバ１の一端１ａに
接続され、センサ用光ファイバ１の両端１ａ，１ｂが光
分岐器の出入力端９ｂ，１０ｂに接続されている。第１
の光分岐器９の副出入力端９ｃは光ファイバ１１を介し
て光周波数シフタ１２の入力端に接続され、光周波数シ
フタ１２の出力端は光ファイバ１３を介して、出力光を
２方向に切り替える光スイッチ１４の入力端１４ａに接
続されている。
【００１６】ここで光スイッチ１４は、通常は光ファイ
バ１３と光ファイバ１５とが導通状態であり、信号が印
加されると光ファイバ１３と光ファイバ１５とが遮断状
態になると共に光ファイバ１３と光ファイバ１６とが導
通状態となるように構成されている。尚、光スイッチ１
４としては電気光学効果を利用したものが用いられ、光
周波数シフタ１２としては音響光学効果を利用したもの
が用いられる。
バ１３と光ファイバ１５とが導通状態であり、信号が印
加されると光ファイバ１３と光ファイバ１５とが遮断状
態になると共に光ファイバ１３と光ファイバ１６とが導
通状態となるように構成されている。尚、光スイッチ１
４としては電気光学効果を利用したものが用いられ、光
周波数シフタ１２としては音響光学効果を利用したもの
が用いられる。
【００１７】光スイッチ１４の一方の出力端１４ｂは第
１の案内手段としての光ファイバ１５を介して第１の光
分岐器９の副入出力端９ｄに接続され、光スイッチ１４
の他方の出力端１４ｃは第２の案内手段としての光ファ
イバ１６を介して第２の光分岐器１０の副入出力端１０
ｂに接続されている。第２の光分岐器１０の主入出力端
１０ｃは光ファイバ１７を介して受光器側の光分岐器１
８の主出入力端１８ａに接続されている。光分岐器１８
の副出入力端１８ｂは光ファイバ１９を介して光周波数
シフタ２０の出力端に接続され、光周波数シフタ２０の
入力端は光ファイバ２１を介して光分岐器７の副出入力
端７ｃに接続されている。光分岐器１８の主入出力端１
８ｃは光ファイバ２２を介して受光器５に接続されてい
る。受光器５の出力端は信号線２３を介して２つのバン
ドパスフィルタ２４，２５に接続されている。一方のバ
ンドパスフィルタ２４の中心周波数はΔν０であり、他
方のバンドパスフィルタ２５の中心周波数は２Δν−Δ
ν０である。両バンドパスフィルタ２４，２５の出力信
号線はオシロスコープ（或いはデータサンプリング装
置）２６に接続されている。
１の案内手段としての光ファイバ１５を介して第１の光
分岐器９の副入出力端９ｄに接続され、光スイッチ１４
の他方の出力端１４ｃは第２の案内手段としての光ファ
イバ１６を介して第２の光分岐器１０の副入出力端１０
ｂに接続されている。第２の光分岐器１０の主入出力端
１０ｃは光ファイバ１７を介して受光器側の光分岐器１
８の主出入力端１８ａに接続されている。光分岐器１８
の副出入力端１８ｂは光ファイバ１９を介して光周波数
シフタ２０の出力端に接続され、光周波数シフタ２０の
入力端は光ファイバ２１を介して光分岐器７の副出入力
端７ｃに接続されている。光分岐器１８の主入出力端１
８ｃは光ファイバ２２を介して受光器５に接続されてい
る。受光器５の出力端は信号線２３を介して２つのバン
ドパスフィルタ２４，２５に接続されている。一方のバ
ンドパスフィルタ２４の中心周波数はΔν０であり、他
方のバンドパスフィルタ２５の中心周波数は２Δν−Δ
ν０である。両バンドパスフィルタ２４，２５の出力信
号線はオシロスコープ（或いはデータサンプリング装
置）２６に接続されている。
【００１８】ＣＷ光源２と、光分岐器９、光周波数シフ
タ１２、光スイッチ１４及び光ファイバ１１，１３，１
６でパルス光源が構成され、バンドパスフィルタ２４，
２５及びオシロスコープ２６で受光系が構成されてい
る。
タ１２、光スイッチ１４及び光ファイバ１１，１３，１
６でパルス光源が構成され、バンドパスフィルタ２４，
２５及びオシロスコープ２６で受光系が構成されてい
る。
【００１９】次に光ファイバ歪み分布センサの動作につ
いて説明する。尚、図２（ａ）は図１に示した光ファイ
バ歪み分布センサの光周波数ν０のＣＷ光のタイミン
グ、図２（ｂ）は光周波数νｐのパルス光のタイミン
グ、図２（ｃ）は光周波数ν２のＣＷ光のタイミングを
示す図である。
いて説明する。尚、図２（ａ）は図１に示した光ファイ
バ歪み分布センサの光周波数ν０のＣＷ光のタイミン
グ、図２（ｂ）は光周波数νｐのパルス光のタイミン
グ、図２（ｃ）は光周波数ν２のＣＷ光のタイミングを
示す図である。
【００２０】光ファイバ歪み分布センサのＣＷ光源（光
周波数ν０）２から出射された出射光は、光分岐器７を
通過した後、光分岐器９を介してセンサ用光ファイバ１
の一端１ａに入射される。
周波数ν０）２から出射された出射光は、光分岐器７を
通過した後、光分岐器９を介してセンサ用光ファイバ１
の一端１ａに入射される。
【００２１】センサ用光ファイバ１の一端１ａから光周
波数がν０より２×Δνだけ大きいν２のＣＷ光を入射
させるため、光分岐器９で分岐された光を光周波数シフ
ト量Δνの光周波数シフタ１２を２回通過した後にセン
サ用光ファイバ１の一端１ａから入射するようになって
いる。光周波数シフタ１２を２回通過させるため、光周
波数シフタ１２、光スイッチ１４及び光分岐器９を経由
するループ状の光路ＬＰを形成するようになっている。
波数がν０より２×Δνだけ大きいν２のＣＷ光を入射
させるため、光分岐器９で分岐された光を光周波数シフ
ト量Δνの光周波数シフタ１２を２回通過した後にセン
サ用光ファイバ１の一端１ａから入射するようになって
いる。光周波数シフタ１２を２回通過させるため、光周
波数シフタ１２、光スイッチ１４及び光分岐器９を経由
するループ状の光路ＬＰを形成するようになっている。
【００２２】実際には、センサ用光ファイバ１の一端１
ａからは、光周波数がν０、ν２の光の他に光周波数の
差がΔνである光（νｐ，ν３＝ν２＋Δν，…）が複
数種類入射することになる。
ａからは、光周波数がν０、ν２の光の他に光周波数の
差がΔνである光（νｐ，ν３＝ν２＋Δν，…）が複
数種類入射することになる。
【００２３】センサ用光ファイバ１の一端１ａに入射さ
れセンサ用光ファイバ１の他端１ｂに到達したＣＷ光
は、光分岐器１０で分岐された後光分岐器１８に入射す
る。光周波数ν０のＣＷ光源２からの出射光は周波数シ
フト量Δν０の光周波数シフタ２０で光周波数（ν０＋
Δν０）にシフトされた後、光分岐器１８に入射してＣ
Ｗ光と合波して受光器５に入射する。
れセンサ用光ファイバ１の他端１ｂに到達したＣＷ光
は、光分岐器１０で分岐された後光分岐器１８に入射す
る。光周波数ν０のＣＷ光源２からの出射光は周波数シ
フト量Δν０の光周波数シフタ２０で光周波数（ν０＋
Δν０）にシフトされた後、光分岐器１８に入射してＣ
Ｗ光と合波して受光器５に入射する。
【００２４】光分岐器９で分岐されたＣＷ光は、光ファ
イバ１１、光周波数シフタ１２及び光ファイバ１３を１
回通過した後、光スイッチ１４の切り替えにより図２
（ｂ）に示すようなパルス（光周波数νｐ）の波形が得
られるように周期Ｔｐ＝Ｌ／ｖでスイッチングされ、光
ファイバ１６及び光分岐器１０を介してセンサ用光ファ
イバ１の他端１ｂに入射される。
イバ１１、光周波数シフタ１２及び光ファイバ１３を１
回通過した後、光スイッチ１４の切り替えにより図２
（ｂ）に示すようなパルス（光周波数νｐ）の波形が得
られるように周期Ｔｐ＝Ｌ／ｖでスイッチングされ、光
ファイバ１６及び光分岐器１０を介してセンサ用光ファ
イバ１の他端１ｂに入射される。
【００２５】ここで、ｖは光周波数ν０の光の光ファイ
バ中の伝搬速度である（ブリルアン周波数シフト量は小
さいので、光周波数ν０〜ν０＋２Δνの範囲では光フ
ァイバ中の伝搬速度は同じと考えてさしつかえない）。
バ中の伝搬速度である（ブリルアン周波数シフト量は小
さいので、光周波数ν０〜ν０＋２Δνの範囲では光フ
ァイバ中の伝搬速度は同じと考えてさしつかえない）。
【００２６】実際には、光ファイバ１６からセンサ用光
ファイバ１へは、光周波数の差がΔνである光（νｐ＝
ν０＋ｎ×Δν；ｎ＝１，２，…）が複数種類入射する
ことになる。
ファイバ１へは、光周波数の差がΔνである光（νｐ＝
ν０＋ｎ×Δν；ｎ＝１，２，…）が複数種類入射する
ことになる。
【００２７】このようにすると、センサ用光ファイバ１
の他端１ｂに到達した光周波数ν０の光の強度は（（ν
０＋Δν０）−ν０）＝Δν０の光周波数の干渉信号の
強度となるので、中心周波数Δν０のバンドパスフィル
タ２４の出力として得られる（Ｓ０（ｔ））。
の他端１ｂに到達した光周波数ν０の光の強度は（（ν
０＋Δν０）−ν０）＝Δν０の光周波数の干渉信号の
強度となるので、中心周波数Δν０のバンドパスフィル
タ２４の出力として得られる（Ｓ０（ｔ））。
【００２８】一方、センサ用光ファイバ１の他端１ｂに
到達した光周波数ν２の光強度は数式（１）で表される
周波数（２×Δν−Δν０）の干渉信号の強度となるの
で、中心周波数（２×Δν−Δν０）のバンドパスフィ
ルタ２５の出力として得られる（Ｓ２（ｔ））。
到達した光周波数ν２の光強度は数式（１）で表される
周波数（２×Δν−Δν０）の干渉信号の強度となるの
で、中心周波数（２×Δν−Δν０）のバンドパスフィ
ルタ２５の出力として得られる（Ｓ２（ｔ））。
【００２９】 （ν２−（ν０＋Δν０））＝（（ν０＋２×Δν）−（ν０＋Δν０）） ＝（２×Δν−Δν０） …（１） このようにして得られた強度時間変化Ｓ０（ｔ）及び強
度時間変化Ｓ２（ｔ）は、それぞれ図５（ａ）、（ｂ）
と同様な波形（の繰り返し）である。本発明では、パル
ス光の光周波数がＣＷ光の光周波数よりも大きいときに
得られるブリルアン増幅の波形とパルス光の光周波数が
ＣＷ光の光周波数よりも小さいときに得られるブリルア
ン減衰の波形を同時に得ることができるので、これらの
波形の平均を取る等の処理を行うことにより図３（ａ）
に示すように光ファイバの伝送損失のみによる信号の減
衰波形ＳＬ（ｔ）を得ることができる。Ｓ０（ｔ）及び
Ｓ２（ｔ）をＳＬ（ｔ）で除算する等の処理を行うこと
で図３（ｂ）、（ｃ）の実線で示すようなセンサ用光フ
ァイバの伝送損失の影響を受けない歪み分布のみに依存
する波形を得ることができる。これらの波形は、パルス
光が減衰したり増幅されたりすることの影響は受けてい
るが、伝送損失の影響は受けていないので、センサ用光
ファイバ１の他端１ｂから順次ブリルアン増幅やブリル
アン減衰による信号の変化分を補正していくことにより
図３（ｂ）及び図３（ｃ）の破線のように歪み分布にの
み依存する波形を得ることができる。尚、図３（ａ）、
（ｂ）、（ｃ）は図１に示した光ファイバ歪み分布セン
サで歪み分布を得るための波形処理の過程を説明するた
めの説明図である。
度時間変化Ｓ２（ｔ）は、それぞれ図５（ａ）、（ｂ）
と同様な波形（の繰り返し）である。本発明では、パル
ス光の光周波数がＣＷ光の光周波数よりも大きいときに
得られるブリルアン増幅の波形とパルス光の光周波数が
ＣＷ光の光周波数よりも小さいときに得られるブリルア
ン減衰の波形を同時に得ることができるので、これらの
波形の平均を取る等の処理を行うことにより図３（ａ）
に示すように光ファイバの伝送損失のみによる信号の減
衰波形ＳＬ（ｔ）を得ることができる。Ｓ０（ｔ）及び
Ｓ２（ｔ）をＳＬ（ｔ）で除算する等の処理を行うこと
で図３（ｂ）、（ｃ）の実線で示すようなセンサ用光フ
ァイバの伝送損失の影響を受けない歪み分布のみに依存
する波形を得ることができる。これらの波形は、パルス
光が減衰したり増幅されたりすることの影響は受けてい
るが、伝送損失の影響は受けていないので、センサ用光
ファイバ１の他端１ｂから順次ブリルアン増幅やブリル
アン減衰による信号の変化分を補正していくことにより
図３（ｂ）及び図３（ｃ）の破線のように歪み分布にの
み依存する波形を得ることができる。尚、図３（ａ）、
（ｂ）、（ｃ）は図１に示した光ファイバ歪み分布セン
サで歪み分布を得るための波形処理の過程を説明するた
めの説明図である。
【００３０】以上において、ＣＷ光の光周波数がパルス
光の光周波数よりもΔνだけ小さい場合に測定される光
の強度時間変化Ｓ０（ｔ）とＣＷ光の光周波数がパルス
光の光周波数よりもΔνだけ大きい場合に測定される光
の強度時間変化Ｓ２（ｔ）を用いて、センサ用光ファイ
バの伝送損失分布に対応した時間変化波形ＳＬ（ｔ）を
求めることができ、強度時間変化Ｓ０（ｔ）、Ｓ２
（ｔ）を伝送損失分布ＳＬ（ｔ）で除算する等すること
により、伝送損失の影響を受けずに光ファイバの歪み分
布を求めることができる。また、一つのＣＷ光源からパ
ルス光を発生させるので、低消費電力化、低発熱化、低
コスト化が図れる。
光の光周波数よりもΔνだけ小さい場合に測定される光
の強度時間変化Ｓ０（ｔ）とＣＷ光の光周波数がパルス
光の光周波数よりもΔνだけ大きい場合に測定される光
の強度時間変化Ｓ２（ｔ）を用いて、センサ用光ファイ
バの伝送損失分布に対応した時間変化波形ＳＬ（ｔ）を
求めることができ、強度時間変化Ｓ０（ｔ）、Ｓ２
（ｔ）を伝送損失分布ＳＬ（ｔ）で除算する等すること
により、伝送損失の影響を受けずに光ファイバの歪み分
布を求めることができる。また、一つのＣＷ光源からパ
ルス光を発生させるので、低消費電力化、低発熱化、低
コスト化が図れる。
【００３１】また、光路ＬＰ中に光増幅器を挿入する
と、光路ＬＰ中での光の減衰が補償され、測定性能が向
上する。さらにセンサ用光ファイバのブリルアン増幅
は、歪み以外でも温度変化によっても生じるので、本発
明を温度分布センサに適用することもできる。
と、光路ＬＰ中での光の減衰が補償され、測定性能が向
上する。さらにセンサ用光ファイバのブリルアン増幅
は、歪み以外でも温度変化によっても生じるので、本発
明を温度分布センサに適用することもできる。
【００３２】
【発明の効果】以上要するに本発明によれば、次のよう
な優れた効果を発揮する。
な優れた効果を発揮する。
【００３３】ＣＷ光の光周波数がパルス光の光周波数よ
りもΔνだけ小さい場合に測定される光の強度時間変化
Ｓ０（ｔ）とＣＷ光の光周波数がパルス光の光周波数よ
りもΔνだけ大きい場合に測定される光の強度時間変化
Ｓ２（ｔ）を用いて、センサ用光ファイバの伝送損失分
布に対応した時間変化波形ＬＳ（ｔ）を求めることによ
り、伝送損失分布が既知となるので、センサ用光ファイ
バの伝送損失分布の影響を受けずに歪み分布を求めるこ
とができる光ファイバ歪み分布センサの提供を実現する
ことができる。
りもΔνだけ小さい場合に測定される光の強度時間変化
Ｓ０（ｔ）とＣＷ光の光周波数がパルス光の光周波数よ
りもΔνだけ大きい場合に測定される光の強度時間変化
Ｓ２（ｔ）を用いて、センサ用光ファイバの伝送損失分
布に対応した時間変化波形ＬＳ（ｔ）を求めることによ
り、伝送損失分布が既知となるので、センサ用光ファイ
バの伝送損失分布の影響を受けずに歪み分布を求めるこ
とができる光ファイバ歪み分布センサの提供を実現する
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光ファイバ歪み分布センサの一実施の
形態を示すブロック図である。
形態を示すブロック図である。
【図２】（ａ）は図１に示した光ファイバ歪み分布セン
サの光周波数ν０のＣＷ光のタイミング、（ｂ）は光周
波数νｐのパルス光のタイミング、（ｃ）は光周波数ν
２のパルス光のタイミングを示す図である。
サの光周波数ν０のＣＷ光のタイミング、（ｂ）は光周
波数νｐのパルス光のタイミング、（ｃ）は光周波数ν
２のパルス光のタイミングを示す図である。
【図３】（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）は図１に示した光フ
ァイバ歪み分布センサで歪み分布を得るための波形処理
の過程を説明するための説明図である。
ァイバ歪み分布センサで歪み分布を得るための波形処理
の過程を説明するための説明図である。
【図４】従来の光ファイバ歪み分布センサのブロック図
である。
である。
【図５】（ａ）及び（ｂ）は光ファイバ歪み分布センサ
の受光系の受光強度と時間との関係を示す図である。
の受光系の受光強度と時間との関係を示す図である。
１ センサ用光ファイバ ２ ＣＷ光源 ５ 受光器 ７，９，１０，１８ 光分岐器 １２，２０ 光周波数シフタ
Claims (3)
- 【請求項１】 センサ用光ファイバの一端に光周波数の
差が２×Δνである光周波数ν０及びν２（ν０＜ν
２）の連続光を入射するためのＣＷ光源と、センサ用光
ファイバの他端に光周波数がν０＋Δνであるパルス光
を入射するパルス光源と、センサ用光ファイバの一端に
到達する光周波数ν０の光の強度時間変化Ｓ０（ｔ）及
び光周波数ν２の光の強度時間変化Ｓ２（ｔ）を、上記
パルス光がセンサ用光ファイバの他端に入射した時刻を
基準にして測定すると共に、強度時間変化Ｓ０（ｔ）及
び強度時間変化Ｓ２（ｔ）からセンサ用光ファイバの伝
送損失分布を求めた後、強度時間変化Ｓ０（ｔ）及び強
度時間変化Ｓ２（ｔ）から上記伝送損失分布を除去し、
センサ用光ファイバ上のブルリアン周波数シフトΔνの
歪みの位置を求める受光系とを備えたことを特徴とする
光ファイバ歪み分布センサ。 - 【請求項２】 上記パルス光源が、光周波数ν０の連続
光を出射するＣＷ光源と、該ＣＷ光源とセンサ用光ファ
イバの一端との間に設けられた第１の光分岐器と、第１
の光分岐器の副出入力端に接続され分岐された光の周波
数をΔνだけシフトさせる光周波数シフタと、該光周波
数シフタの出力端に接続され出力光を２方向に切り替え
る光スイッチと、該光スイッチの一方の出力端に接続さ
れ第１の光分岐器を介して上記センサ用光ファイバの一
端に導く第１の案内手段と、上記光スイッチの他方の出
力端に接続され第２の光分岐器を介して上記センサ用光
ファイバの他端に導く第２の案内手段とで構成されてい
る請求項１に記載の光ファイバ歪み分布センサ。 - 【請求項３】 上記センサ用光ファイバの一端に到達し
た光周波数ν０及びν２の光を受ける受光器に、受光し
た光の強度時間変化Ｓ０（ｔ）及び強度時間変化Ｓ２
（ｔ）を検出するためのバンドパスフィルタを設けた請
求項１に記載の光ファイバ歪み分布センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26316396A JP3319306B2 (ja) | 1996-10-03 | 1996-10-03 | 光ファイバ歪み分布センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26316396A JP3319306B2 (ja) | 1996-10-03 | 1996-10-03 | 光ファイバ歪み分布センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10111171A true JPH10111171A (ja) | 1998-04-28 |
| JP3319306B2 JP3319306B2 (ja) | 2002-08-26 |
Family
ID=17385662
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26316396A Expired - Fee Related JP3319306B2 (ja) | 1996-10-03 | 1996-10-03 | 光ファイバ歪み分布センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3319306B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002243454A (ja) * | 2001-02-09 | 2002-08-28 | Fujikura Ltd | 光ファイバリング干渉計型センサ及び光ファイバリング干渉計型信号検出方法 |
| WO2006001071A1 (ja) * | 2004-06-25 | 2006-01-05 | Neubrex Co., Ltd. | 分布型光ファイバセンサ |
| JP2007178346A (ja) * | 2005-12-28 | 2007-07-12 | Neubrex Co Ltd | 分布型光ファイバセンサ |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6486032A (en) * | 1987-09-29 | 1989-03-30 | Nippon Telegraph & Telephone | Optical fiber evaluator |
| JPH0854257A (ja) * | 1994-04-28 | 1996-02-27 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 分布型計測装置と分布型計測方法と分布型センサデバイス |
| JPH0989714A (ja) * | 1995-09-26 | 1997-04-04 | Ando Electric Co Ltd | 光ファイバ特性測定装置 |
| JPH09229820A (ja) * | 1996-02-28 | 1997-09-05 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 光パルス試験器 |
-
1996
- 1996-10-03 JP JP26316396A patent/JP3319306B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6486032A (en) * | 1987-09-29 | 1989-03-30 | Nippon Telegraph & Telephone | Optical fiber evaluator |
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| JP2002243454A (ja) * | 2001-02-09 | 2002-08-28 | Fujikura Ltd | 光ファイバリング干渉計型センサ及び光ファイバリング干渉計型信号検出方法 |
| JP4676623B2 (ja) * | 2001-02-09 | 2011-04-27 | 株式会社フジクラ | 光ファイバリング干渉計型センサ及び光ファイバリング干渉計型信号検出方法 |
| WO2006001071A1 (ja) * | 2004-06-25 | 2006-01-05 | Neubrex Co., Ltd. | 分布型光ファイバセンサ |
| CN100439860C (zh) * | 2004-06-25 | 2008-12-03 | 光纳株式会社 | 分布式光纤传感器 |
| US7719666B2 (en) | 2004-06-25 | 2010-05-18 | Neubrex Co., Ltd. | Distributed optical fiber sensor |
| JP2007178346A (ja) * | 2005-12-28 | 2007-07-12 | Neubrex Co Ltd | 分布型光ファイバセンサ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3319306B2 (ja) | 2002-08-26 |
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|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |