JPH11160200A - 分布型センサ装置と分布型センシング方法 - Google Patents
分布型センサ装置と分布型センシング方法Info
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L1/00—Measuring force or stress, in general
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-
- G—PHYSICS
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- G01M11/00—Testing of optical apparatus; Testing structures by optical methods not otherwise provided for
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Abstract
(57)【要約】
【課題】センシングファイバの温度や歪のモニタを安価
かつ最小損失で効率よく行うことのできる分布型センサ
装置と分布型センシング方法を提供する。 【解決手段】光波を発生させるためのレーザ光源（半導
体レーザ９）と、光波からポンプ光１２とプローブ光１
１とをつくるための光発生手段と、ポンプ光１２とプロ
ーブ光１１とのうちのいずれかの周波数を変化させるた
めの周波数掃引手段と、ポンプ光１２とプローブ光１１
とを光ファイバ２４の近端より光ファイバ２４内に導く
ための導光手段と、ポンプ光１２とプローブ光１１との
うちのいずれかを光ファイバ２４の遠端で反射させるた
めの反射手段と、光ファイバ２４内におけるポンプ光１
２とプローブ光１１との相互作用で生じたブリュアン損
失または利得を検出するための検出手段とを備えてい
る。
かつ最小損失で効率よく行うことのできる分布型センサ
装置と分布型センシング方法を提供する。 【解決手段】光波を発生させるためのレーザ光源（半導
体レーザ９）と、光波からポンプ光１２とプローブ光１
１とをつくるための光発生手段と、ポンプ光１２とプロ
ーブ光１１とのうちのいずれかの周波数を変化させるた
めの周波数掃引手段と、ポンプ光１２とプローブ光１１
とを光ファイバ２４の近端より光ファイバ２４内に導く
ための導光手段と、ポンプ光１２とプローブ光１１との
うちのいずれかを光ファイバ２４の遠端で反射させるた
めの反射手段と、光ファイバ２４内におけるポンプ光１
２とプローブ光１１との相互作用で生じたブリュアン損
失または利得を検出するための検出手段とを備えてい
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はセンサ技術分野に属
するところの分布型センサ装置と分布型センシング方法
に関し、とくにいうと、たとえばセンサ用光ファイバの
温度および／または歪を測定するための技術に関する。
するところの分布型センサ装置と分布型センシング方法
に関し、とくにいうと、たとえばセンサ用光ファイバの
温度および／または歪を測定するための技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】数１０ｋｍもの長さの光ファイバに沿っ
て温度や歪を検出することができる分布型センサを実現
するためのメカニズムとして、誘導ブリュアン散乱（St
imulated Brillouin Scattering ：略称ＳＢＳ）を用
いることが最近注目されている。ＳＢＳセンサを実現す
るための手段はいくつかある。本発明についていえば、
これはブリュアン−オプティカル−タイム−ドメイン−
アナリシス（Brillouin Optical Time Domain Anal
ysis：略称ＢＯＴＤＡ) を用いるという検出システムで
ある。したがって、ＳＢＳの設計とこれに関連する重要
な技術的事項を以下詳細に説明する。
て温度や歪を検出することができる分布型センサを実現
するためのメカニズムとして、誘導ブリュアン散乱（St
imulated Brillouin Scattering ：略称ＳＢＳ）を用
いることが最近注目されている。ＳＢＳセンサを実現す
るための手段はいくつかある。本発明についていえば、
これはブリュアン−オプティカル−タイム−ドメイン−
アナリシス（Brillouin Optical Time Domain Anal
ysis：略称ＢＯＴＤＡ) を用いるという検出システムで
ある。したがって、ＳＢＳの設計とこれに関連する重要
な技術的事項を以下詳細に説明する。
【０００３】ブリュアン散乱に関しては、光ファイバに
沿うコヒーレント光の伝搬に含まれるパワーが電気歪
（Electro Striction）によって光ファイバ内のコヒー
レントな音響進行波をつくるに十分なとき、光ファイバ
内に生じる非線形光学効果であるといわれている。ＳＢ
Ｓはバルクでも生じるが分布型センサには適していな
い。光は音響波によって、光ファイバ沿いの伝搬方向と
は反対の方向に散乱し、散乱した光はブリュアンシとし
て知られた量ＶＢ だけ周波数がシフトする。このＶ
Ｂ については次式で算出することができる。
沿うコヒーレント光の伝搬に含まれるパワーが電気歪
（Electro Striction）によって光ファイバ内のコヒー
レントな音響進行波をつくるに十分なとき、光ファイバ
内に生じる非線形光学効果であるといわれている。ＳＢ
Ｓはバルクでも生じるが分布型センサには適していな
い。光は音響波によって、光ファイバ沿いの伝搬方向と
は反対の方向に散乱し、散乱した光はブリュアンシとし
て知られた量ＶＢ だけ周波数がシフトする。このＶ
Ｂ については次式で算出することができる。
【０００４】ＶＢ ＝２ｎＶＡ ／λ 上記式中、ｎは光ファイバコアの屈折率の平均値、Ｖ
Ａ は音波の速度、λは光の波長である。
Ａ は音波の速度、λは光の波長である。
【０００５】ＶＡ は光ファイバの温度と歪に依存する
値であり、これら二つのパラメータによるブリュアンシ
フトを生じさせるものである。ちなみに波長１．５５μ
ｍで動作するシステムでの代表的な光ファイバではＶ
Ｂ が約１０．８ＧＨｚである。このブリュアンシフト
を測定するということに基づき、ＳＢＳが分布型センサ
のメカニズムとして用いられるのである。
値であり、これら二つのパラメータによるブリュアンシ
フトを生じさせるものである。ちなみに波長１．５５μ
ｍで動作するシステムでの代表的な光ファイバではＶ
Ｂ が約１０．８ＧＨｚである。このブリュアンシフト
を測定するということに基づき、ＳＢＳが分布型センサ
のメカニズムとして用いられるのである。
【０００６】最近のＳＢＳの課題は、閾値Ｐｔｈに入力
光パワーを到達させることである。閾値Ｐｔｈは、偏光
状態・光ファイバのコアの大きさ・光ファイバの損失・
光ファイバの長さ・ブリュアン利得などに依存してい
る。さらに重要なことは光の線幅がきわめて狭いことで
ある。誘導ブリュアン散乱が生じると、入力光パワーの
６０％以上もの光が後方散乱することもある。そこで十
分に大きな第１の光と狭い線幅の光とを反対方向に伝搬
させ、第１の光の周波数によりシフトした第２の光をＳ
ＢＳのプロセスによって発生させるのである。または、
第２の光が光ファイバに存在しているときは、ブリュア
ン利得として知られているプロセスにおいて第２の光を
第１の光で増幅するのである。第１の光は、第２の光と
の結合によってブリュアン損失を生じる。第２の光は、
その周波数が第１の光の周波数よりもブリュアンシフト
ＶＢ だけ小さいときに最大のブリュアン利得を生じ
る。二つの光の周波数の差がブリュアンシフトＶＢ か
らわずかに変化するときは、第２の光によるブリュアン
利得が減少する。
光パワーを到達させることである。閾値Ｐｔｈは、偏光
状態・光ファイバのコアの大きさ・光ファイバの損失・
光ファイバの長さ・ブリュアン利得などに依存してい
る。さらに重要なことは光の線幅がきわめて狭いことで
ある。誘導ブリュアン散乱が生じると、入力光パワーの
６０％以上もの光が後方散乱することもある。そこで十
分に大きな第１の光と狭い線幅の光とを反対方向に伝搬
させ、第１の光の周波数によりシフトした第２の光をＳ
ＢＳのプロセスによって発生させるのである。または、
第２の光が光ファイバに存在しているときは、ブリュア
ン利得として知られているプロセスにおいて第２の光を
第１の光で増幅するのである。第１の光は、第２の光と
の結合によってブリュアン損失を生じる。第２の光は、
その周波数が第１の光の周波数よりもブリュアンシフト
ＶＢ だけ小さいときに最大のブリュアン利得を生じ
る。二つの光の周波数の差がブリュアンシフトＶＢ か
らわずかに変化するときは、第２の光によるブリュアン
利得が減少する。
【０００７】第１の光は、これの周波数からちょうどＶ
Ｂ だけシフトした中心周波数のガウス形のブリュアン
利得を生じる。ブリュアン利得の３ｄＢ線幅は、波長
１．５５μｍのとき約３０ＭＨｚである。一般には、第
１の光（高い周波数の光）が「ポンプ光」と呼ばれてお
り、第２の光（低い周波数の光）が「プローブ光」と呼
ばれている。
Ｂ だけシフトした中心周波数のガウス形のブリュアン
利得を生じる。ブリュアン利得の３ｄＢ線幅は、波長
１．５５μｍのとき約３０ＭＨｚである。一般には、第
１の光（高い周波数の光）が「ポンプ光」と呼ばれてお
り、第２の光（低い周波数の光）が「プローブ光」と呼
ばれている。
【０００８】ＢＯＴＤＡシステムは、センシングファイ
バ（センサ用の光ファイバ）内を互いに反対の方向へ伝
搬する二つの光、すなわち、ポンプ光とプローブ光との
相互作用に依存している。これは、二つの光のブリュア
ン相互作用の強さを当該両光の周波数の差の関数として
測定し、その情報からブリュアン周波数と利得特性カー
ブとを推論するというものである。それで距離分解能を
得るために一方または両方の光をパルスにする。最も一
般的な構成では、一つの光だけをパルスにして連続光と
光との相互作用によるパワーをサンプリングする。
バ（センサ用の光ファイバ）内を互いに反対の方向へ伝
搬する二つの光、すなわち、ポンプ光とプローブ光との
相互作用に依存している。これは、二つの光のブリュア
ン相互作用の強さを当該両光の周波数の差の関数として
測定し、その情報からブリュアン周波数と利得特性カー
ブとを推論するというものである。それで距離分解能を
得るために一方または両方の光をパルスにする。最も一
般的な構成では、一つの光だけをパルスにして連続光と
光との相互作用によるパワーをサンプリングする。
【０００９】一つの代表的な従来装置が図５に示されて
いる。図５に例示された装置は概して以下のようなもの
である。別個二つのレーザ１０１・１０２がセンシング
ファイバ（センサ用光ファイバ）１０３の両端に配置さ
れており、二つのレーザ光がセンシングファイバ１０３
を互いに反対の方向へ伝搬する。二つのレーザ光の周波
数の差がブリュアン周波数を含む範囲をカバーするよう
に、両レーザ１０１・１０２のうちの一つのレーザの周
波数を掃引する。そして信号処理装置１０４と周波数差
測定装置１０５とでブリュアン周波数を測定する。もし
ポンプ光がパルスであれば、測定されたポンプ光は相互
作用による利得をあらわし、測定システムはブリュアン
利得モードで動作する。逆にプローブ光がパルスであれ
ば、測定されたポンプ光は相互作用による損失をあらわ
し、測定システムはブリュアン損失モードで動作する。
いる。図５に例示された装置は概して以下のようなもの
である。別個二つのレーザ１０１・１０２がセンシング
ファイバ（センサ用光ファイバ）１０３の両端に配置さ
れており、二つのレーザ光がセンシングファイバ１０３
を互いに反対の方向へ伝搬する。二つのレーザ光の周波
数の差がブリュアン周波数を含む範囲をカバーするよう
に、両レーザ１０１・１０２のうちの一つのレーザの周
波数を掃引する。そして信号処理装置１０４と周波数差
測定装置１０５とでブリュアン周波数を測定する。もし
ポンプ光がパルスであれば、測定されたポンプ光は相互
作用による利得をあらわし、測定システムはブリュアン
利得モードで動作する。逆にプローブ光がパルスであれ
ば、測定されたポンプ光は相互作用による損失をあらわ
し、測定システムはブリュアン損失モードで動作する。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】図５に例示されたよう
な装置においてセンシングファイバの両端から測定する
ということは、一般に実用的でないと考えられている。
けれども、センシングファイバ近端の組立構成を特別複
雑にするという犠牲を払う場合には、センシングファイ
バ遠端に反射要素を取り付けることのみで、ポンプ光と
プローブ光とを反対方向に伝搬させることが可能にな
る。
な装置においてセンシングファイバの両端から測定する
ということは、一般に実用的でないと考えられている。
けれども、センシングファイバ近端の組立構成を特別複
雑にするという犠牲を払う場合には、センシングファイ
バ遠端に反射要素を取り付けることのみで、ポンプ光と
プローブ光とを反対方向に伝搬させることが可能にな
る。
【００１１】本発明は既述の技術的事項を考慮してなさ
れたもので、センシングファイバ（センサ用光ファイ
バ）の一端から測定を可能にするというものである。し
かも本発明は、センシングファイバの温度や歪のモニタ
を安価かつ最小損失で効率よく行うことのできる分布型
センサ装置と分布型センシング方法を提供しようとする
ものである。
れたもので、センシングファイバ（センサ用光ファイ
バ）の一端から測定を可能にするというものである。し
かも本発明は、センシングファイバの温度や歪のモニタ
を安価かつ最小損失で効率よく行うことのできる分布型
センサ装置と分布型センシング方法を提供しようとする
ものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明の請求項１〜２５
および請求項５１に係る分布型センサ装置と、本発明の
請求項２６〜５０および請求項５２に係る分布型センシ
ング方法は、所期の目的を達成するために下記に列記す
る課題解決手段を特徴とする。
および請求項５１に係る分布型センサ装置と、本発明の
請求項２６〜５０および請求項５２に係る分布型センシ
ング方法は、所期の目的を達成するために下記に列記す
る課題解決手段を特徴とする。
【００１３】本発明の請求項１に係る光ファイバ特性検
出用の分布型センサ装置は、光波を発生させるためのレ
ーザ光源と、光波からポンプ光とプローブ光とをつくる
ための光発生手段と、ポンプ光とプローブ光とのうちの
いずれかの周波数を変化させるための周波数掃引手段
と、ポンプ光とプローブ光とを光ファイバの近端より光
ファイバ内に導くための導光手段と、ポンプ光とプロー
ブ光とのうちのいずれかを光ファイバの遠端で反射させ
るための反射手段と、光ファイバ特性検出のため、光フ
ァイバ内におけるポンプ光とプローブ光との相互作用で
生じたブリュアン損失または利得を検出するための検出
手段とを備えていることを特徴とする。
出用の分布型センサ装置は、光波を発生させるためのレ
ーザ光源と、光波からポンプ光とプローブ光とをつくる
ための光発生手段と、ポンプ光とプローブ光とのうちの
いずれかの周波数を変化させるための周波数掃引手段
と、ポンプ光とプローブ光とを光ファイバの近端より光
ファイバ内に導くための導光手段と、ポンプ光とプロー
ブ光とのうちのいずれかを光ファイバの遠端で反射させ
るための反射手段と、光ファイバ特性検出のため、光フ
ァイバ内におけるポンプ光とプローブ光との相互作用で
生じたブリュアン損失または利得を検出するための検出
手段とを備えていることを特徴とする。
【００１４】本発明の請求項２に係る分布型センサ装置
は、請求項１記載の装置において、ポンプ光とプローブ
光とをつくるための光発生手段が光分岐器を含んでいる
ことを特徴とする。
は、請求項１記載の装置において、ポンプ光とプローブ
光とをつくるための光発生手段が光分岐器を含んでいる
ことを特徴とする。
【００１５】本発明の請求項３に係る分布型センサ装置
は、請求項２記載の装置において、ポンプ光とプローブ
光とを異なる光路に分離するための光分岐器を含んでい
ることを特徴とする。
は、請求項２記載の装置において、ポンプ光とプローブ
光とを異なる光路に分離するための光分岐器を含んでい
ることを特徴とする。
【００１６】本発明の請求項４に係る分布型センサ装置
は、請求項２または３記載の装置において、光分岐器が
偏波面保存型のものであることを特徴とする。
は、請求項２または３記載の装置において、光分岐器が
偏波面保存型のものであることを特徴とする。
【００１７】本発明の請求項５に係る分布型センサ装置
は、請求項４記載の装置において、光分岐器が二つの光
出力を切り換えることのできるものであることを特徴と
する。
は、請求項４記載の装置において、光分岐器が二つの光
出力を切り換えることのできるものであることを特徴と
する。
【００１８】本発明の請求項６に係る分布型センサ装置
は、請求項１〜５のいずれかに記載された装置におい
て、ポンプ光とプローブ光とを異なる光路に導くための
光合波システムを導光手段が含んでいることを特徴とす
る。
は、請求項１〜５のいずれかに記載された装置におい
て、ポンプ光とプローブ光とを異なる光路に導くための
光合波システムを導光手段が含んでいることを特徴とす
る。
【００１９】本発明の請求項７に係る分布型センサ装置
は、請求項６記載の装置において、光合波システムが４
ポート型の光ファイバサーキュレータであり、該光ファ
イバサーキュレータが、ポンプ光とプローブ光とを光フ
ァイバの検出部内に導くものであり、かつ、ブリュアン
相互作用後のポンプ光とプローブ光とを導光手段に導く
ためのものであることを特徴とする。
は、請求項６記載の装置において、光合波システムが４
ポート型の光ファイバサーキュレータであり、該光ファ
イバサーキュレータが、ポンプ光とプローブ光とを光フ
ァイバの検出部内に導くものであり、かつ、ブリュアン
相互作用後のポンプ光とプローブ光とを導光手段に導く
ためのものであることを特徴とする。
【００２０】本発明の請求項８に係る分布型センサ装置
は、請求項７記載の装置において、光合波システムが二
つの３ポート型サーキュレータからなり、第１サーキュ
レータのポート（３）が第２サーキュレータのポート
（１）に接続されていることを特徴とする。
は、請求項７記載の装置において、光合波システムが二
つの３ポート型サーキュレータからなり、第１サーキュ
レータのポート（３）が第２サーキュレータのポート
（１）に接続されていることを特徴とする。
【００２１】本発明の請求項９に係る分布型センサ装置
は、請求項６記載の装置において、光合波システムが二
つの方向性結合器からなり、第１方向性結合器の一つの
ポートが第２方向性結合器の一つのポートに接続されて
いることを特徴とする。
は、請求項６記載の装置において、光合波システムが二
つの方向性結合器からなり、第１方向性結合器の一つの
ポートが第２方向性結合器の一つのポートに接続されて
いることを特徴とする。
【００２２】本発明の請求項１０に係る分布型センサ装
置は、請求項１〜９のいずれかに記載された装置におい
て、周波数掃引手段が電気光学変調器（ＥＯＭ）を含ん
でいることを特徴とする。
置は、請求項１〜９のいずれかに記載された装置におい
て、周波数掃引手段が電気光学変調器（ＥＯＭ）を含ん
でいることを特徴とする。
【００２３】本発明の請求項１１に係る分布型センサ装
置は、請求項１０記載の装置において、電気光学変調器
がマイクロ波周波数領域で作動するものであることを特
徴とする。
置は、請求項１０記載の装置において、電気光学変調器
がマイクロ波周波数領域で作動するものであることを特
徴とする。
【００２４】本発明の請求項１２に係る分布型センサ装
置は、請求項１０記載された装置において、ＥＯＭが、
最小のスループットでバイアスされるものであって、入
力光波長よりも高い周波数にシフトされた光パルスと入
力光波長よりも低い周波数にシフトされた第２の光パル
スとを発生させるためのゲートマイクロ波電圧信号で作
動されるものであることを特徴とする。
置は、請求項１０記載された装置において、ＥＯＭが、
最小のスループットでバイアスされるものであって、入
力光波長よりも高い周波数にシフトされた光パルスと入
力光波長よりも低い周波数にシフトされた第２の光パル
スとを発生させるためのゲートマイクロ波電圧信号で作
動されるものであることを特徴とする。
【００２５】本発明の請求項１３に係る分布型センサ装
置は、請求項１２記載の装置において、周波数シフトの
大きさが、印加されたマイクロ波周波数と同じであるこ
とを特徴とする。
置は、請求項１２記載の装置において、周波数シフトの
大きさが、印加されたマイクロ波周波数と同じであるこ
とを特徴とする。
【００２６】本発明の請求項１４に係る分布型センサ装
置は、請求項１２または１３記載の装置において、光パ
ルスの持続間隔がゲートマイクロ波の持続間隔と同じで
あることを特徴とする。
置は、請求項１２または１３記載の装置において、光パ
ルスの持続間隔がゲートマイクロ波の持続間隔と同じで
あることを特徴とする。
【００２７】本発明の請求項１５に係る分布型センサ装
置は、請求項１２〜１４のいずれかに記載された装置に
おいて、周波数シフトした光パルスの一つを除去するた
めの分光フィルタをも含んでいることを特徴とする。
置は、請求項１２〜１４のいずれかに記載された装置に
おいて、周波数シフトした光パルスの一つを除去するた
めの分光フィルタをも含んでいることを特徴とする。
【００２８】本発明の請求項１６に係る分布型センサ装
置は、請求項１５記載の装置において、分光フィルタが
ファイバ−ブラッグ−グレーティングであることを特徴
とする。
置は、請求項１５記載の装置において、分光フィルタが
ファイバ−ブラッグ−グレーティングであることを特徴
とする。
【００２９】本発明の請求項１７に係る分布型センサ装
置は、請求項１５または１６記載の装置において、低い
周波数のパルスが分光フィルタにより除去され、残され
たパルスがポンプ光となるものであることを特徴とす
る。
置は、請求項１５または１６記載の装置において、低い
周波数のパルスが分光フィルタにより除去され、残され
たパルスがポンプ光となるものであることを特徴とす
る。
【００３０】本発明の請求項１８に係る分布型センサ装
置は、請求項１５または１６記載の装置において、高い
周波数のパルスが分光フィルタにより除去され、残され
たパルスがプローブ光となるものであることを特徴とす
る。
置は、請求項１５または１６記載の装置において、高い
周波数のパルスが分光フィルタにより除去され、残され
たパルスがプローブ光となるものであることを特徴とす
る。
【００３１】本発明の請求項１９に係る分布型センサ装
置は、請求項１５〜１８のいずれかに記載された装置に
おいて、請求項６〜１０のうちより特定されるいずれか
一つの光合波システムを用いることで、残された光パル
スがオリジナル光と合波されて光ファイバ内の全長にわ
たり導かれるものであることを特徴とする。
置は、請求項１５〜１８のいずれかに記載された装置に
おいて、請求項６〜１０のうちより特定されるいずれか
一つの光合波システムを用いることで、残された光パル
スがオリジナル光と合波されて光ファイバ内の全長にわ
たり導かれるものであることを特徴とする。
【００３２】本発明の請求項２０に係る分布型センサ装
置は、請求項４〜１９のいずれかに記載された装置にお
いて、ポンプ光とプローブ光との両方が少なくとも一つ
のエルビウムドープファイバ増幅器（ＥＤＦＡ）によっ
て増幅されるものであることを特徴とする。
置は、請求項４〜１９のいずれかに記載された装置にお
いて、ポンプ光とプローブ光との両方が少なくとも一つ
のエルビウムドープファイバ増幅器（ＥＤＦＡ）によっ
て増幅されるものであることを特徴とする。
【００３３】本発明の請求項２１に係る分布型センサ装
置は、請求項２０記載の装置において、ポンプ光とプロ
ーブ光とが、これら両光に共通でない光路に設置された
別個のＥＤＦＡによって別々に増幅されるものであるこ
とを特徴とする。
置は、請求項２０記載の装置において、ポンプ光とプロ
ーブ光とが、これら両光に共通でない光路に設置された
別個のＥＤＦＡによって別々に増幅されるものであるこ
とを特徴とする。
【００３４】本発明の請求項２２に係る分布型センサ装
置は、請求項１９〜２１のいずれかに記載された装置に
おいて、センサ用光ファイバ内におけるポンプ光とプロ
ーブ光との間でブリュアン相互作用が生じるものである
ことを特徴とする。
置は、請求項１９〜２１のいずれかに記載された装置に
おいて、センサ用光ファイバ内におけるポンプ光とプロ
ーブ光との間でブリュアン相互作用が生じるものである
ことを特徴とする。
【００３５】本発明の請求項２３に係る分布型センサ装
置は、請求項１２〜２２のいずれかに記載された装置に
おいて、センサ用光ファイバのブリュアン損失−利得カ
ーブを含む周波数範囲にわたって周波数シフトの大きさ
が掃引されるものであることを特徴とする。
置は、請求項１２〜２２のいずれかに記載された装置に
おいて、センサ用光ファイバのブリュアン損失−利得カ
ーブを含む周波数範囲にわたって周波数シフトの大きさ
が掃引されるものであることを特徴とする。
【００３６】本発明の請求項２４に係る分布型センサ装
置は、請求項２３記載の装置において、光波により生じ
たブリュアン相互作用の強さが、標準の光時領域屈折計
（ＯＴＤＲ) の方法と同じく、時間の関数として測定さ
れるものであることを特徴とする。
置は、請求項２３記載の装置において、光波により生じ
たブリュアン相互作用の強さが、標準の光時領域屈折計
（ＯＴＤＲ) の方法と同じく、時間の関数として測定さ
れるものであることを特徴とする。
【００３７】本発明の請求項２５に係る分布型センサ装
置は、請求項１〜２４のいずれかに記載された装置にお
いて、反射手段がファラデー回転ミラーであることを特
徴とする。
置は、請求項１〜２４のいずれかに記載された装置にお
いて、反射手段がファラデー回転ミラーであることを特
徴とする。
【００３８】本発明の請求項２６に係る光ファイバ特性
検出用の分布型センシング方法は、レーザ光源から光波
を発生させるためのステップと、光波からポンプ光とプ
ローブ光とをつくるためのステップと、ポンプ光とプロ
ーブ光とのうちのいずれか一つの周波数を変化させるた
めのステップと、ポンプ光とプローブ光とを光ファイバ
の近端より光ファイバ内に導くためのステップと、ポン
プ光とプローブ光とのうちのいずれかを光ファイバの遠
端で反射させるためのステップと、光ファイバ特性検出
のため、光ファイバ内におけるポンプ光とプローブ光と
の相互作用で生じたブリュアン損失または利得を検出す
るためのステップとを備えていることを特徴とする。
検出用の分布型センシング方法は、レーザ光源から光波
を発生させるためのステップと、光波からポンプ光とプ
ローブ光とをつくるためのステップと、ポンプ光とプロ
ーブ光とのうちのいずれか一つの周波数を変化させるた
めのステップと、ポンプ光とプローブ光とを光ファイバ
の近端より光ファイバ内に導くためのステップと、ポン
プ光とプローブ光とのうちのいずれかを光ファイバの遠
端で反射させるためのステップと、光ファイバ特性検出
のため、光ファイバ内におけるポンプ光とプローブ光と
の相互作用で生じたブリュアン損失または利得を検出す
るためのステップとを備えていることを特徴とする。
【００３９】本発明の請求項２７に係る分布型センシン
グ方法は、請求項２６記載の方法において、ポンプ光と
プローブ光とを光分岐器でつくることを特徴とする。
グ方法は、請求項２６記載の方法において、ポンプ光と
プローブ光とを光分岐器でつくることを特徴とする。
【００４０】本発明の請求項２７に係る分布型センシン
グ方法は、請求項２６記載の方法において、ポンプ光と
プローブ光とを、光分岐器により、異なる光路をもつ分
離した光としてつくることを特徴とする。
グ方法は、請求項２６記載の方法において、ポンプ光と
プローブ光とを、光分岐器により、異なる光路をもつ分
離した光としてつくることを特徴とする。
【００４１】本発明の請求項２７に係る分布型センシン
グ方法は、請求項２６記載の方法において、光分岐器と
して偏波面保存型のものを用いることを特徴とする請求
項２７または２８記載の分布型センシング方法。
グ方法は、請求項２６記載の方法において、光分岐器と
して偏波面保存型のものを用いることを特徴とする請求
項２７または２８記載の分布型センシング方法。
【００４２】本発明の請求項３０に係る分布型センシン
グ方法は、請求項２９記載の方法において、光分岐器と
して二つの出力スイッチを有するものを用いることを特
徴とする。
グ方法は、請求項２９記載の方法において、光分岐器と
して二つの出力スイッチを有するものを用いることを特
徴とする。
【００４３】本発明の請求項３１に係る分布型センシン
グ方法は、請求項２６〜３０のいずれかに記載された方
法において、ポンプ光とプローブ光とを光合波システム
により導くことを特徴とする。
グ方法は、請求項２６〜３０のいずれかに記載された方
法において、ポンプ光とプローブ光とを光合波システム
により導くことを特徴とする。
【００４４】本発明の請求項３２に係る分布型センシン
グ方法は、請求項３１記載の方法において、４ポート型
の光ファイバサーキュレータを光合波システムとして用
い、該光ファイバサーキュレータにより、ポンプ光とプ
ローブ光とを光ファイバの検出部に導き、かつ、ブリュ
アン相互作用後のポンプ光とプローブ光とを導光手段に
導くことを特徴とする。
グ方法は、請求項３１記載の方法において、４ポート型
の光ファイバサーキュレータを光合波システムとして用
い、該光ファイバサーキュレータにより、ポンプ光とプ
ローブ光とを光ファイバの検出部に導き、かつ、ブリュ
アン相互作用後のポンプ光とプローブ光とを導光手段に
導くことを特徴とする。
【００４５】本発明の請求項３３に係る分布型センシン
グ方法は、請求項３２記載の方法において、第１サーキ
ュレータのポート（３）が第２サーキュレータのポート
（１）に接続された二つの３ポート型サーキュレータを
光合波システムとして用いることを特徴とする。
グ方法は、請求項３２記載の方法において、第１サーキ
ュレータのポート（３）が第２サーキュレータのポート
（１）に接続された二つの３ポート型サーキュレータを
光合波システムとして用いることを特徴とする。
【００４６】本発明の請求項３４に係る分布型センシン
グ方法は、請求項３２記載の方法において、第１方向性
結合器の一つのポートが第２方向性結合器の一つのポー
トに接続された二つの方向性結合器を、光合波システム
として用いることを特徴とする。
グ方法は、請求項３２記載の方法において、第１方向性
結合器の一つのポートが第２方向性結合器の一つのポー
トに接続された二つの方向性結合器を、光合波システム
として用いることを特徴とする。
【００４７】本発明の請求項３５に係る分布型センシン
グ方法は、請求項２６〜３４のいずれかに記載された方
法において、ポンプ光とプローブ光とのうちのいずれか
の周波数を電気光学変調器（ＥＯＭ）により変化させる
ことを特徴とする。
グ方法は、請求項２６〜３４のいずれかに記載された方
法において、ポンプ光とプローブ光とのうちのいずれか
の周波数を電気光学変調器（ＥＯＭ）により変化させる
ことを特徴とする。
【００４８】本発明の請求項３６に係る分布型センシン
グ方法は、請求項３５記載の方法において、ＥＯＭを最
小のスループットでバイアスし、かつ、入力光波長より
も高い周波数にシフトされた光パルスと入力光波長より
も低い周波数にシフトされた第２の光パルスとを発生さ
せるためのゲートマイクロ波電圧信号で作動させること
を特徴とする。
グ方法は、請求項３５記載の方法において、ＥＯＭを最
小のスループットでバイアスし、かつ、入力光波長より
も高い周波数にシフトされた光パルスと入力光波長より
も低い周波数にシフトされた第２の光パルスとを発生さ
せるためのゲートマイクロ波電圧信号で作動させること
を特徴とする。
【００４９】本発明の請求項３７に係る分布型センシン
グ方法は、請求項３６記載の方法において、周波数シフ
トの大きさを、印加されたマイクロ波周波数と同じにす
ることを特徴とする。
グ方法は、請求項３６記載の方法において、周波数シフ
トの大きさを、印加されたマイクロ波周波数と同じにす
ることを特徴とする。
【００５０】本発明の請求項３８に係る分布型センシン
グ方法は、請求項３６または３７記載の方法において、
光パルスの持続間隔をゲートマイクロ波の持続間隔と同
じにすることを特徴とする。
グ方法は、請求項３６または３７記載の方法において、
光パルスの持続間隔をゲートマイクロ波の持続間隔と同
じにすることを特徴とする。
【００５１】本発明の請求項３９に係る分布型センシン
グ方法は、請求項３６〜３８のいずれかに記載された方
法において、周波数シフトした光パルスの一つを分光フ
ィルタにより除去することを特徴とする。
グ方法は、請求項３６〜３８のいずれかに記載された方
法において、周波数シフトした光パルスの一つを分光フ
ィルタにより除去することを特徴とする。
【００５２】本発明の請求項２７に係る分布型センシン
グ方法は、請求項３９記載の方法において、分光フィル
タとしてファイバ−ブラッグ−グレーティングを用いる
ことを特徴とする。
グ方法は、請求項３９記載の方法において、分光フィル
タとしてファイバ−ブラッグ−グレーティングを用いる
ことを特徴とする。
【００５３】本発明の請求項４１に係る分布型センシン
グ方法は、請求項３９または４０記載の方法において、
低い周波数のパルスを分光フィルタにより除去し、残さ
れたパルスをポンプ光とすることを特徴とする。
グ方法は、請求項３９または４０記載の方法において、
低い周波数のパルスを分光フィルタにより除去し、残さ
れたパルスをポンプ光とすることを特徴とする。
【００５４】本発明の請求項４２に係る分布型センシン
グ方法は、請求項３９または４０記載の方法において、
高い周波数のパルスを分光フィルタにより除去し、残さ
れたパルスをプローブ光とすることを特徴とする。
グ方法は、請求項３９または４０記載の方法において、
高い周波数のパルスを分光フィルタにより除去し、残さ
れたパルスをプローブ光とすることを特徴とする。
【００５５】本発明の請求項４３に係る分布型センシン
グ方法は、請求項３９〜４２のいずれかに記載された方
法において、請求項６〜１０のうちのいずれか一つで特
定される光合波システムを用いることにより、残された
光パルスをオリジナル光と合波して光ファイバ内の全長
にわたり導くことを特徴とする。
グ方法は、請求項３９〜４２のいずれかに記載された方
法において、請求項６〜１０のうちのいずれか一つで特
定される光合波システムを用いることにより、残された
光パルスをオリジナル光と合波して光ファイバ内の全長
にわたり導くことを特徴とする。
【００５６】本発明の請求項４４に係る分布型センシン
グ方法は、請求項２８〜４３のいずれかに記載された方
法において、ポンプ光とプローブ光との両方をエルビウ
ムドープファイバ増幅器（ＥＤＦＡ）によって増幅する
ことを特徴とする。
グ方法は、請求項２８〜４３のいずれかに記載された方
法において、ポンプ光とプローブ光との両方をエルビウ
ムドープファイバ増幅器（ＥＤＦＡ）によって増幅する
ことを特徴とする。
【００５７】本発明の請求項４５に係る分布型センシン
グ方法は、請求項４４記載の方法において、ポンプ光と
プローブ光とを、これら両光に共通でない光路に設置さ
れた各ＥＤＦＡによって別々に増幅することを特徴とす
る。
グ方法は、請求項４４記載の方法において、ポンプ光と
プローブ光とを、これら両光に共通でない光路に設置さ
れた各ＥＤＦＡによって別々に増幅することを特徴とす
る。
【００５８】本発明の請求項４６に係る分布型センシン
グ方法は、請求項４３〜４５のいずれかに記載された方
法において、センサ用光ファイバ内におけるポンプ光と
プローブ光との間でブリュアン相互作用を生じさせるこ
とを特徴とする。
グ方法は、請求項４３〜４５のいずれかに記載された方
法において、センサ用光ファイバ内におけるポンプ光と
プローブ光との間でブリュアン相互作用を生じさせるこ
とを特徴とする。
【００５９】本発明の請求項４７に係る分布型センシン
グ方法は、請求項３５〜４６のいずれかに記載の方法に
おいて、センサ用光ファイバのブリュアン損失−利得カ
ーブを含む周波数範囲にわたって周波数シフトの大きさ
を掃引することを特徴とする。
グ方法は、請求項３５〜４６のいずれかに記載の方法に
おいて、センサ用光ファイバのブリュアン損失−利得カ
ーブを含む周波数範囲にわたって周波数シフトの大きさ
を掃引することを特徴とする。
【００６０】本発明の請求項４８に係る分布型センシン
グ方法は、請求項４３〜４６のいずれかに記載された方
法において、請求項６〜８のうちのいずれか一つで特定
される光検出器に光合波システムを介して光を導くこと
を特徴とする。
グ方法は、請求項４３〜４６のいずれかに記載された方
法において、請求項６〜８のうちのいずれか一つで特定
される光検出器に光合波システムを介して光を導くこと
を特徴とする。
【００６１】本発明の請求項４９に係る分布型センシン
グ方法は、請求項４７または４８記載の方法において、
光波により生じたブリュアン相互作用の強さを、標準の
光時領域屈折計（ＯＴＤＲ) の方法と同じく、時間の関
数として測定することを特徴とする。
グ方法は、請求項４７または４８記載の方法において、
光波により生じたブリュアン相互作用の強さを、標準の
光時領域屈折計（ＯＴＤＲ) の方法と同じく、時間の関
数として測定することを特徴とする。
【００６２】本発明の請求項５０に係る分布型センシン
グ方法は、請求項２６〜４８のいずれかに記載された方
法において、ポンプ光とプローブ光とのうちのいずれか
一つをファラデー回転ミラーで反射させることを特徴と
する。
グ方法は、請求項２６〜４８のいずれかに記載された方
法において、ポンプ光とプローブ光とのうちのいずれか
一つをファラデー回転ミラーで反射させることを特徴と
する。
【００６３】本発明の請求項５１に係る光ファイバ特性
検出用の分布型センサ装置は、明細書および図１〜図４
に記載したとおりの装置からなる。
検出用の分布型センサ装置は、明細書および図１〜図４
に記載したとおりの装置からなる。
【００６４】本発明の請求項５２に係る光ファイバ特性
検出用の分布型センシング方法は、明細書および図１〜
図４に記載したとおりの方法からなる。
検出用の分布型センシング方法は、明細書および図１〜
図４に記載したとおりの方法からなる。
【００６５】
【発明の実施の形態】本発明によるときは、光ファイバ
の特性を検出するための装置および方法として各請求項
に記載されたものが提供される。これらの実施形態は以
下に述べるようなものである。
の特性を検出するための装置および方法として各請求項
に記載されたものが提供される。これらの実施形態は以
下に述べるようなものである。
【００６６】本発明装置は片端ＢＯＴＤＡ型ファイバに
基づくブリュアン分布センサに適用されるものであり、
本発明方法は本発明装置を用いて実施されるものであ
る。それでレーザ光源・光波発生手段・周波数掃引手段
・検出手段などの主要な四部品が、ブリュアン分布型セ
ンサに必要なポンプ光とプローブ光との二つの光を発生
させる。
基づくブリュアン分布センサに適用されるものであり、
本発明方法は本発明装置を用いて実施されるものであ
る。それでレーザ光源・光波発生手段・周波数掃引手段
・検出手段などの主要な四部品が、ブリュアン分布型セ
ンサに必要なポンプ光とプローブ光との二つの光を発生
させる。
【００６７】二つの光の周波数差は、システムを介し
て、ブリュアン周波数シフトを含む周波数領域たとえば
マイクロ波周波数領域で同調される。ちなみに通信用光
ファイバにおける代表的なブリュアン周波数シフトは、
波長１．５５μｍにおいて１０〜１２ＧＨｚである。一
つの光は測定からの位置情報を得るためにパルスにする
ことが望ましい。一般的にいってこのシステムでは光増
幅器を必要とするが、その数や位置は、用いられた部品
の損失と出力のパラメータに依存する。
て、ブリュアン周波数シフトを含む周波数領域たとえば
マイクロ波周波数領域で同調される。ちなみに通信用光
ファイバにおける代表的なブリュアン周波数シフトは、
波長１．５５μｍにおいて１０〜１２ＧＨｚである。一
つの光は測定からの位置情報を得るためにパルスにする
ことが望ましい。一般的にいってこのシステムでは光増
幅器を必要とするが、その数や位置は、用いられた部品
の損失と出力のパラメータに依存する。
【００６８】光波発生手段が光分岐器であり、周波数掃
引手段が電気光学変調器（ＥＯＭ）であり、かつ、導光
手段が光合波システムであることはいずれも望ましい。
引手段が電気光学変調器（ＥＯＭ）であり、かつ、導光
手段が光合波システムであることはいずれも望ましい。
【００６９】本発明に係る実施例のものは、レーザ光源
・光分岐器・分光フィルタ・電気光学変調器（ＥＯＭ）
・光合波システムなどを含んでいる。
・光分岐器・分光フィルタ・電気光学変調器（ＥＯＭ）
・光合波システムなどを含んでいる。
【００７０】本発明の実施例であってより望ましいもの
は、部品の特徴および／または機能として以下のものを
含んでいる。
は、部品の特徴および／または機能として以下のものを
含んでいる。
【００７１】［レーザ光源］レーザはポンプ光とプロー
ブ光との両方を発生させるための単一のコヒーレント光
源として機能する。二つの異なったレーザ間で十分な波
長安定を得ることが難しいから、一つのレーザだけが要
求されるということは有利である。出力波長は希土類を
ドープした光ファイバ増幅器（ＥＤＦＡ）または他のピ
ッグテイル型増幅器による増幅が可能となる１．３μｍ
または１．５５μｍの波長領域にすることが望ましい。
レーザの線幅は、コヒーレンシーすなわちポンプ光の線
幅に依存するところのブリュアン相互作用を最大限で得
るために狭いことが望ましく、数１００ＫＨｚ以下であ
ればより望ましい。
ブ光との両方を発生させるための単一のコヒーレント光
源として機能する。二つの異なったレーザ間で十分な波
長安定を得ることが難しいから、一つのレーザだけが要
求されるということは有利である。出力波長は希土類を
ドープした光ファイバ増幅器（ＥＤＦＡ）または他のピ
ッグテイル型増幅器による増幅が可能となる１．３μｍ
または１．５５μｍの波長領域にすることが望ましい。
レーザの線幅は、コヒーレンシーすなわちポンプ光の線
幅に依存するところのブリュアン相互作用を最大限で得
るために狭いことが望ましく、数１００ＫＨｚ以下であ
ればより望ましい。
【００７２】［光分岐器］光分岐器はレーザ出力を二つ
の分離した光に分岐するために用いられ、分岐光のうち
の一つの周波数をシフトさせる。この方法によって個別
のポンプ光とプローブ光とがつくり出される。もし光源
の出力が直線偏波である場合には、光分岐器としては偏
波保存型が望ましい。そうでないと、後述のシステムに
おいて、偏波依存性のある部品は直線性が効果的でなく
なり、入力光の偏光状態の調整もずれることになる。光
分岐器の分岐比は、レーザ出力・ＥＤＦＡ利得・ＥＯＭ
の挿入損失など、これらに依存している。
の分離した光に分岐するために用いられ、分岐光のうち
の一つの周波数をシフトさせる。この方法によって個別
のポンプ光とプローブ光とがつくり出される。もし光源
の出力が直線偏波である場合には、光分岐器としては偏
波保存型が望ましい。そうでないと、後述のシステムに
おいて、偏波依存性のある部品は直線性が効果的でなく
なり、入力光の偏光状態の調整もずれることになる。光
分岐器の分岐比は、レーザ出力・ＥＤＦＡ利得・ＥＯＭ
の挿入損失など、これらに依存している。
【００７３】［電気光学変調器（ＥＯＭ）］ＥＯＭの役
割は一つの光をパルスにして周波数同調するということ
である。この動作の効率は偏光状態に依存している。こ
れについては、偏波面保存型光ファイバ（ＰＭファイ
バ）の遅軸に平行な直線偏光の入力状態を要求すること
が望ましい。前述の光分岐器の偏波面保存型が望ましい
のはこのためである。
割は一つの光をパルスにして周波数同調するということ
である。この動作の効率は偏光状態に依存している。こ
れについては、偏波面保存型光ファイバ（ＰＭファイ
バ）の遅軸に平行な直線偏光の入力状態を要求すること
が望ましい。前述の光分岐器の偏波面保存型が望ましい
のはこのためである。
【００７４】ＥＯＭの動作は、変調信号が印加されない
ときに光パワーを透過させないようにするため、最小の
スループット（内部または外部のバイアスポート）でバ
イアスされることが望ましい。
ときに光パワーを透過させないようにするため、最小の
スループット（内部または外部のバイアスポート）でバ
イアスされることが望ましい。
【００７５】正弦波の変調信号をＥＯＭに印加すると、
信号出力成分が入力光の上下に生じる。周波数シフトは
変調周波数と全く同一である（高次の周波数成分も発生
するが、これは一般的に小さく無視することができ
る）。たとえば１１ＧＨｚの変調信号を印加すると±１
１ＧＨｚの側波帯が生じ、そのうちの一つは適切な分光
フィルタで取り除くことができる。これらの側波帯は、
変調信号を印加されているときだけ存在し、変調信号の
ないときには光信号が出力されない。その結果として、
マイクロ波信号をゲートすることによりパルス発生する
ことができる。
信号出力成分が入力光の上下に生じる。周波数シフトは
変調周波数と全く同一である（高次の周波数成分も発生
するが、これは一般的に小さく無視することができ
る）。たとえば１１ＧＨｚの変調信号を印加すると±１
１ＧＨｚの側波帯が生じ、そのうちの一つは適切な分光
フィルタで取り除くことができる。これらの側波帯は、
変調信号を印加されているときだけ存在し、変調信号の
ないときには光信号が出力されない。その結果として、
マイクロ波信号をゲートすることによりパルス発生する
ことができる。
【００７６】ＥＯＭは、マイクロ波周波数同調領域を十
分にカバーすることのできる帯域で選択されることが望
ましい。周波数シフトの大きさは、センサ用光ファイバ
のブリュアン利得−損失曲線を含む周波数範囲にわたっ
て掃引されることが望ましい。
分にカバーすることのできる帯域で選択されることが望
ましい。周波数シフトの大きさは、センサ用光ファイバ
のブリュアン利得−損失曲線を含む周波数範囲にわたっ
て掃引されることが望ましい。
【００７７】［分光フィルタ］分光フィルタは、ＥＯＭ
でつくられた不要な側波帯周波数を除去するというもの
である。高い周波数の側波帯が除去されたとすると、シ
ステムはブリュアン損失モードで動作し、残されたパル
ス波は既知のプローブ光ということになる。反対に低い
周波数の側波帯が除去されたとすると、システムはブリ
ュアン利得モードで動作し、残されたパルス波は既知の
ポンプ光ということになる。反射や透過におけるフィル
タの分光応答性は高度に規格化されていなければならな
い。
でつくられた不要な側波帯周波数を除去するというもの
である。高い周波数の側波帯が除去されたとすると、シ
ステムはブリュアン損失モードで動作し、残されたパル
ス波は既知のプローブ光ということになる。反対に低い
周波数の側波帯が除去されたとすると、システムはブリ
ュアン利得モードで動作し、残されたパルス波は既知の
ポンプ光ということになる。反射や透過におけるフィル
タの分光応答性は高度に規格化されていなければならな
い。
【００７８】分光フィルタは要求された側波帯波長を反
射することが望ましい。さらに分光フィルタがレーザ波
長を透過させるならば、連続発振（ＣＷ）レーザ波長が
一方側から分光フィルタに進入し、パルス変調光波がそ
の反対側から分光フィルタに進入するという配置が許容
される。この配置により、連続発振レーザ波長は阻止さ
れず、そして要求された側波帯波長は反射される。それ
で連続発振レーザ波長と要求側波帯波長との両方は、相
互作用の後、分光フィルタによって同じ方向へ伝搬する
こととなる。その代わりとして、連続発振レーザ波長を
透過させないように分光フィルタを配置することもでき
る。このケースでは、レーザ波長を透過させるためのフ
ィルタが不要になる。
射することが望ましい。さらに分光フィルタがレーザ波
長を透過させるならば、連続発振（ＣＷ）レーザ波長が
一方側から分光フィルタに進入し、パルス変調光波がそ
の反対側から分光フィルタに進入するという配置が許容
される。この配置により、連続発振レーザ波長は阻止さ
れず、そして要求された側波帯波長は反射される。それ
で連続発振レーザ波長と要求側波帯波長との両方は、相
互作用の後、分光フィルタによって同じ方向へ伝搬する
こととなる。その代わりとして、連続発振レーザ波長を
透過させないように分光フィルタを配置することもでき
る。このケースでは、レーザ波長を透過させるためのフ
ィルタが不要になる。
【００７９】連続発振レーザ波長と要求側波帯波長との
波長差はおよそで０．０９ｎｍである（波長１．５５μ
ｍにおける１１ＧＨｚに相当）。
波長差はおよそで０．０９ｎｍである（波長１．５５μ
ｍにおける１１ＧＨｚに相当）。
【００８０】パルス変調光波がポンプ光（すなわち連続
発振光波よりも高い周波数）であれば、連続発振光波は
既知のプローブ光である。反対にパルス変調光波がプロ
ーブ光（すなわち連続発振光波よりも低い周波数）であ
れば、連続発振光波は既知のポンプ光である。
発振光波よりも高い周波数）であれば、連続発振光波は
既知のプローブ光である。反対にパルス変調光波がプロ
ーブ光（すなわち連続発振光波よりも低い周波数）であ
れば、連続発振光波は既知のポンプ光である。
【００８１】分光フィルタとしては、ファイバ−ブラッ
グ−グレーティング（fiber Bragg grating ）が望ま
しい。
グ−グレーティング（fiber Bragg grating ）が望ま
しい。
【００８２】［光合波システム］光合波システムは、二
つの方向性結合器または４ポート型サーキュレータな
ど、これらのいずれかで組み立てられるようにする。４
ポート型サーキュレータについては、第１サーキュレー
タの１ポートが第２サーキュレータの１ポートに接続さ
れるという二つの３ポート型サーキュレータを備えるこ
とで構成されるようにする。
つの方向性結合器または４ポート型サーキュレータな
ど、これらのいずれかで組み立てられるようにする。４
ポート型サーキュレータについては、第１サーキュレー
タの１ポートが第２サーキュレータの１ポートに接続さ
れるという二つの３ポート型サーキュレータを備えるこ
とで構成されるようにする。
【００８３】たとえば、４ポート型サーキュレータが用
いられるならば、ポートは、ＥＯＭからの周波数変換
されたパルス出力を受けてこれをポートより出すため
に導き、そこで直ちに、これが分光フィルタで反射され
てポートより光合波システムに再入力される。連続発
振光波（偏波面保存型光分岐器より直接パスしてくる）
については、分光フィルタを透過してポートよりサー
キュレータに再入力するということを許容されるのが望
ましい。両方の光はそれで、ポートを経由してサーキ
ュレータから出すために導かれ、センサ用光ファイバに
入力される。センサ用光ファイバの遠端に取り付けられ
た反射エレメントが連続発振光波を反射するということ
で、所要の反対方向に伝搬する条件をポンプ光とプロー
ブ光との間でつくる。
いられるならば、ポートは、ＥＯＭからの周波数変換
されたパルス出力を受けてこれをポートより出すため
に導き、そこで直ちに、これが分光フィルタで反射され
てポートより光合波システムに再入力される。連続発
振光波（偏波面保存型光分岐器より直接パスしてくる）
については、分光フィルタを透過してポートよりサー
キュレータに再入力するということを許容されるのが望
ましい。両方の光はそれで、ポートを経由してサーキ
ュレータから出すために導かれ、センサ用光ファイバに
入力される。センサ用光ファイバの遠端に取り付けられ
た反射エレメントが連続発振光波を反射するということ
で、所要の反対方向に伝搬する条件をポンプ光とプロー
ブ光との間でつくる。
【００８４】これに代え、二つの方向性結合器が使用さ
れるならば、図４に示された態様のものが適用可能であ
る。たとえば、分光フィルタが光合波システムの前に置
かれるという使用の場合、それはＥＯＭからの周波数変
換された出力パルスのみで動作する。第１方向性結合器
のポートは、フィルタを通過した周波数変換出力パル
スをＥＯＭから受信し、そして第２方向性結合器のポー
トに接続された第１方向性結合器のポートより出る
ためにそれが再度導かれる。連続発振レーザ波長（偏波
面保存型光分岐器より直接パスしてくる）は、第１方向
性結合器のポートから入力し、第１方向性結合器のポ
ートより出るために再度導かれるのが望ましい。ゆえ
に両方の光波は、第２方向性結合器のポートより入力
して第２方向性結合器のポート・を経由して出るた
めに導かれる。センサ用光ファイバは、使用される方向
性結合器の結合比によって、ポートかポートのいず
れかに接続される。
れるならば、図４に示された態様のものが適用可能であ
る。たとえば、分光フィルタが光合波システムの前に置
かれるという使用の場合、それはＥＯＭからの周波数変
換された出力パルスのみで動作する。第１方向性結合器
のポートは、フィルタを通過した周波数変換出力パル
スをＥＯＭから受信し、そして第２方向性結合器のポー
トに接続された第１方向性結合器のポートより出る
ためにそれが再度導かれる。連続発振レーザ波長（偏波
面保存型光分岐器より直接パスしてくる）は、第１方向
性結合器のポートから入力し、第１方向性結合器のポ
ートより出るために再度導かれるのが望ましい。ゆえ
に両方の光波は、第２方向性結合器のポートより入力
して第２方向性結合器のポート・を経由して出るた
めに導かれる。センサ用光ファイバは、使用される方向
性結合器の結合比によって、ポートかポートのいず
れかに接続される。
【００８５】センサ用光ファイバ内おけるポンプ光とプ
ローブ光との間でブリュアン相互作用が起こるというこ
とは望ましい。センサ用光ファイバ内でのブリュアン相
互作用によって変調された戻りの連続発振光波は、サー
キュレータのポートまたは第２方向性結合器のポート
これらのいずれかを経由して光検出器（フォトディテ
クタ）に再度導かれるようになる。
ローブ光との間でブリュアン相互作用が起こるというこ
とは望ましい。センサ用光ファイバ内でのブリュアン相
互作用によって変調された戻りの連続発振光波は、サー
キュレータのポートまたは第２方向性結合器のポート
これらのいずれかを経由して光検出器（フォトディテ
クタ）に再度導かれるようになる。
【００８６】連続発振光波によるブリュアン相互作用の
強度は、標準の光時領域屈折計（Optical Time Domai
n Reflectometer：略称ＯＴＤＲ) の方法と同じく、時
間の関数として測定されるものであることが望ましい。
強度は、標準の光時領域屈折計（Optical Time Domai
n Reflectometer：略称ＯＴＤＲ) の方法と同じく、時
間の関数として測定されるものであることが望ましい。
【００８７】本発明の第２の特徴は、レーザ光源から光
波を発生させること、光波からポンプ光とプローブ光と
をつくること、ポンプ光とプローブ光とのうちのいずれ
かの周波数を変化させること、ポンプ光とプローブ光と
の両方を光ファイバの近端より光ファイバ内に導くこ
と、ポンプ光とプローブ光とのうちのいずれか一つを光
ファイバの遠端で反射させること、光ファイバ特性検出
のため光ファイバ内におけるポンプ光とプローブ光との
相互作用で生じたブリュアン損失または利得を検出する
ことなど、これらを含む光ファイバ特性検出用の方法を
提供することである。
波を発生させること、光波からポンプ光とプローブ光と
をつくること、ポンプ光とプローブ光とのうちのいずれ
かの周波数を変化させること、ポンプ光とプローブ光と
の両方を光ファイバの近端より光ファイバ内に導くこ
と、ポンプ光とプローブ光とのうちのいずれか一つを光
ファイバの遠端で反射させること、光ファイバ特性検出
のため光ファイバ内におけるポンプ光とプローブ光との
相互作用で生じたブリュアン損失または利得を検出する
ことなど、これらを含む光ファイバ特性検出用の方法を
提供することである。
【００８８】本発明は、他の方法と比べ、一つが連続発
振でもう一つがパルスであるという二つのマイクロ周波
数の離れた光波をつくる上でいくつかの利点を保持して
いる。
振でもう一つがパルスであるという二つのマイクロ周波
数の離れた光波をつくる上でいくつかの利点を保持して
いる。
【００８９】ポンプ光とプローブ光とをつくるために単
一のレーザ光源を用いるということは、二つの別々の光
源を用いるよりも優り、技術安定性が本質的に備わった
ものとなる。二つのレーザ間のわずかな絶対周波数のず
れ（ドリフト）は、とりわけ、効率的なＢＯＴＤＡセン
サをつくる上で要求される相対周波数同調の速度と安定
性に問題を生じる。単一の光源では、相対的周波数のず
れがゼロであるから、わずかな絶対周波数のずれがな
い。
一のレーザ光源を用いるということは、二つの別々の光
源を用いるよりも優り、技術安定性が本質的に備わった
ものとなる。二つのレーザ間のわずかな絶対周波数のず
れ（ドリフト）は、とりわけ、効率的なＢＯＴＤＡセン
サをつくる上で要求される相対周波数同調の速度と安定
性に問題を生じる。単一の光源では、相対的周波数のず
れがゼロであるから、わずかな絶対周波数のずれがな
い。
【００９０】本発明は、光分岐器を含まないで、しか
も、光合波システムにおける４ポート型サーキュレータ
の代わりに３ポート型サーキュレータまたは単一方向性
結合器を用い、そして他の全ての光部品をそのままにし
ておくということにより、簡単な態様の変更をすること
ができる。しかしながら、センサ最適動作のためポンプ
光とプローブ光とで要求される光量の比率は、センサ用
光ファイバの長さと減衰量によって変化する。そのため
に、複数のエルビウムドープ光ファイバ増幅器（ＥＤＦ
Ａ）を用いて光増幅できることが望ましい。より望まし
いことは、ポンプ光とプローブ光との両方が別々に増幅
されるように、該各光波に共通でない位置に複数のＥＤ
ＦＡが組み込まれることである。本発明のレイアウトと
しては、そのために、システムの共通でないルートをポ
ンプ光とプローブ光とが通るというものが望ましい。
も、光合波システムにおける４ポート型サーキュレータ
の代わりに３ポート型サーキュレータまたは単一方向性
結合器を用い、そして他の全ての光部品をそのままにし
ておくということにより、簡単な態様の変更をすること
ができる。しかしながら、センサ最適動作のためポンプ
光とプローブ光とで要求される光量の比率は、センサ用
光ファイバの長さと減衰量によって変化する。そのため
に、複数のエルビウムドープ光ファイバ増幅器（ＥＤＦ
Ａ）を用いて光増幅できることが望ましい。より望まし
いことは、ポンプ光とプローブ光との両方が別々に増幅
されるように、該各光波に共通でない位置に複数のＥＤ
ＦＡが組み込まれることである。本発明のレイアウトと
しては、そのために、システムの共通でないルートをポ
ンプ光とプローブ光とが通るというものが望ましい。
【００９１】本発明は一端分布型のＳＢＳセンサを構成
することができるものである。
することができるものである。
【００９２】
【実施例】本発明の望ましい実施例は、例にすぎない手
段と添付図面を参照することによって詳述される。
段と添付図面を参照することによって詳述される。
【００９３】図１は、図２に組み込まれて以下に詳述さ
れる本発明実施例の基本的な部品を示す。
れる本発明実施例の基本的な部品を示す。
【００９４】図２は本発明に組み込まれた「ＢＯＴＤＡ
センサ」に使用される分品、すなわちマイクロ波機能式
ジェネレータ２・マイクロ波増幅器３からなるＥＯＭ用
のマイクロ波駆動器１と、低雑音光検出器５・オシロス
コープ６・ＩＥＥＥインタフェース７・受信データ処理
用のコンピュータ８からなる信号処理システム４とを備
えた「ＢＯＴＤＡセンサ」に使用される分品を示してい
る。約１ｍＷの出力と１００ｋＨｚ以下の線幅とを有す
る波長１．５５μｍの半導体レーザ９は２×２型ＰＭ結
合器であるところの光分岐器１０に接続されている。一
つの出力信号１２は１２ＧＨｚ以上の帯域のＥＯＭ１３
に導かれ、他の一つの出力信号は分光フィルタ１７に向
けて導かれる。
センサ」に使用される分品、すなわちマイクロ波機能式
ジェネレータ２・マイクロ波増幅器３からなるＥＯＭ用
のマイクロ波駆動器１と、低雑音光検出器５・オシロス
コープ６・ＩＥＥＥインタフェース７・受信データ処理
用のコンピュータ８からなる信号処理システム４とを備
えた「ＢＯＴＤＡセンサ」に使用される分品を示してい
る。約１ｍＷの出力と１００ｋＨｚ以下の線幅とを有す
る波長１．５５μｍの半導体レーザ９は２×２型ＰＭ結
合器であるところの光分岐器１０に接続されている。一
つの出力信号１２は１２ＧＨｚ以上の帯域のＥＯＭ１３
に導かれ、他の一つの出力信号は分光フィルタ１７に向
けて導かれる。
【００９５】ＥＯＭ１３と光合波システム１４との間に
は、アイソレータ１５とＥＤＦＡ１６とが介在されてい
る。アイソレータ１５は増幅器１６からのＡＳＥ雑音が
ＥＯＭ１３にフードバックされるのを阻止している。光
合波システム１４は４ポート型の光ファイバサーキュレ
ータで構成されている。
は、アイソレータ１５とＥＤＦＡ１６とが介在されてい
る。アイソレータ１５は増幅器１６からのＡＳＥ雑音が
ＥＯＭ１３にフードバックされるのを阻止している。光
合波システム１４は４ポート型の光ファイバサーキュレ
ータで構成されている。
【００９６】分光フィルタ１７は、ＥＯＭ出力から長い
波長の側波帯パルスを反射するために設けられたファイ
バ−ブラッグ−グレーティングであって、短い波長の側
波帯を伝送する。二つの側波帯の消光比は２０ｄＢ以上
である。この方法では、長波長の信号パルスが選択され
てシステムがブリュアン損失モードで作動する。
波長の側波帯パルスを反射するために設けられたファイ
バ−ブラッグ−グレーティングであって、短い波長の側
波帯を伝送する。二つの側波帯の消光比は２０ｄＢ以上
である。この方法では、長波長の信号パルスが選択され
てシステムがブリュアン損失モードで作動する。
【００９７】サーキュレータ１４のポートと、ファイ
バ−ブラッグ−グレーティング１７との間には、光パル
スを２回増幅し、連続発振光を１回増幅するためのもの
として、方向性のある二つの独立したＥＤＦＡがある。
手動の偏波制御器（ＰＣ）２０とアイソレータ２１とが
ファイバ−ブラッグ−グレーティング１７とＰＭ結合器
１０との間に配置されている。アイソレータ２１は光パ
ルスとＡＳＥ雑音とがレーザ９にフードバックされるの
を阻止している。
バ−ブラッグ−グレーティング１７との間には、光パル
スを２回増幅し、連続発振光を１回増幅するためのもの
として、方向性のある二つの独立したＥＤＦＡがある。
手動の偏波制御器（ＰＣ）２０とアイソレータ２１とが
ファイバ−ブラッグ−グレーティング１７とＰＭ結合器
１０との間に配置されている。アイソレータ２１は光パ
ルスとＡＳＥ雑音とがレーザ９にフードバックされるの
を阻止している。
【００９８】センサ用光ファイバ２４の遠端に配置され
た反射エレメント２３は、ファラデー回転ミラーであ
る。
た反射エレメント２３は、ファラデー回転ミラーであ
る。
【００９９】センサ用光ファイバ２４は実験で約１７ｋ
ｍのものが用いられ、光検出器５の帯域幅は１００ＭＨ
ｚ以上であった。
ｍのものが用いられ、光検出器５の帯域幅は１００ＭＨ
ｚ以上であった。
【０１００】実験ではその上に、光部品・制御システム
１・信号処理システム４が用いられた。制御システム１
は、コンピュータ制御されるマイクロ波機能式ジェネレ
ータ２であって１０〜１２ＧＨｚ帯でマイクロ波ゲート
信号を発生させることができるものを含んでいる。２０
ｍ長のセンサ２６の距離分解能に相当するというマイク
ロ波信号の最小パルス幅は、装置の性能によって２００
ｎｓに制限されている。信号のサンプリングと平均化
は、デジタル蓄積オシロスコープによって、２５ＭＨｚ
のサンプリングレートでなされた。データはコンピュー
タ８に転送されてそこで信号処理が行われた。
１・信号処理システム４が用いられた。制御システム１
は、コンピュータ制御されるマイクロ波機能式ジェネレ
ータ２であって１０〜１２ＧＨｚ帯でマイクロ波ゲート
信号を発生させることができるものを含んでいる。２０
ｍ長のセンサ２６の距離分解能に相当するというマイク
ロ波信号の最小パルス幅は、装置の性能によって２００
ｎｓに制限されている。信号のサンプリングと平均化
は、デジタル蓄積オシロスコープによって、２５ＭＨｚ
のサンプリングレートでなされた。データはコンピュー
タ８に転送されてそこで信号処理が行われた。
【０１０１】用いられた測定技術は以下に詳述される。
【０１０２】コンピュータは、ポンプ光１２とプローブ
光１１のと間の周波数差で決まるマイクロ波信号発生器
１からの周波数出力２５を制御する。周波数はブリュア
ン損失カーブを含む範囲にわたり掃引され、ファイバ全
体のブリュアン損失カーブが、ＯＴＤＲ型の時間依存結
果におけるそれぞれの周波数で測定される。最終結果と
しては、光ファイバに沿って各の位置で観測されたブリ
ュアン周波数が表示される。
光１１のと間の周波数差で決まるマイクロ波信号発生器
１からの周波数出力２５を制御する。周波数はブリュア
ン損失カーブを含む範囲にわたり掃引され、ファイバ全
体のブリュアン損失カーブが、ＯＴＤＲ型の時間依存結
果におけるそれぞれの周波数で測定される。最終結果と
しては、光ファイバに沿って各の位置で観測されたブリ
ュアン周波数が表示される。
【０１０３】図３はＢＯＴＤＡセンサの代表的な測定結
果を示している。図３のグラフは、センサ用光ファイバ
に沿って各位置で測定されたブリュアン周波数シフトを
プロットしている。このケースにおけるセンサ用光ファ
イバは、三つの異なる光ファイバリールで構成され、こ
れらはわずかに異なるブリュアン周波数として同定され
るものである。この差は、光ファイバ構造の差か、また
は、異なる巻き張力によるというものである。約４．２
ｋｍにおける厳密な特長がシステムの距離分解能を示し
ている。３０ｍ長の束取り光ファイバが−１０℃の冷凍
機内に置かれた。ブリュアン周波数は光ファイバ温度に
依存（正の係数）するため、冷凍機は低い周波数の領域
のものとして認識される。
果を示している。図３のグラフは、センサ用光ファイバ
に沿って各位置で測定されたブリュアン周波数シフトを
プロットしている。このケースにおけるセンサ用光ファ
イバは、三つの異なる光ファイバリールで構成され、こ
れらはわずかに異なるブリュアン周波数として同定され
るものである。この差は、光ファイバ構造の差か、また
は、異なる巻き張力によるというものである。約４．２
ｋｍにおける厳密な特長がシステムの距離分解能を示し
ている。３０ｍ長の束取り光ファイバが−１０℃の冷凍
機内に置かれた。ブリュアン周波数は光ファイバ温度に
依存（正の係数）するため、冷凍機は低い周波数の領域
のものとして認識される。
【０１０４】本発明の上記実施例は単なる例示にすぎな
いが、この種の技術に習熟した当業者であれば、この明
細書や図面に開示されたところの技術思想に基づく範囲
内で、各種の実施態様・設計変更・修正・改良などを容
易に行うことができる。
いが、この種の技術に習熟した当業者であれば、この明
細書や図面に開示されたところの技術思想に基づく範囲
内で、各種の実施態様・設計変更・修正・改良などを容
易に行うことができる。
【図１】本発明に係る分布型センサ装置の主要部品を示
した概略図である。
した概略図である。
【図２】本発明に係る分布型センサ装置がＢＯＴＤＡシ
ステムに結合されているところの概略図である。
ステムに結合されているところの概略図である。
【図３】分布型ＢＯＴＤＡセンサの代表的な測定結果を
示した図である。
示した図である。
【図４】本発明の他実施例に係る方向性結合器の形態を
示した図である。
示した図である。
【図５】従来の分布型センサの概略図である。
１ マイクロ波駆動器 ２ マイクロ波機能式ジェネレータ ３ マイクロ波増幅器 ４ 信号処理システム ５ 低雑音光検出器 ６ オシロスコープ ７ ＩＥＥＥインタフェース ８ コンピュータ ９ 半導体レーザ １０ 光分岐器 １１ プローブ光 １２ ポンプ光（出力信号） １３ 電気光学変換器（ＥＯＭ） １７ 分光フィルタ １４ 光合波システム １５ アイソレータ １６ 光ファイバ増幅器（ＥＤＦＡ） １７ 分光フィルタ ２０ 手動の偏波制御器（ＰＣ） ２１ アイソレータ ２３ 反射エレメント ２４ センサ用光ファイバ ２５ 周波数出力 ２６ センサ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジュリアン チャールズ バイマン パル マー イギリス国 アイスルオブワイアー ピー オー33 ３エーキュー ライド ノースウ ッドドライブ12
Claims (52)
- 【請求項１】光波を発生させるためのレーザ光源と、光
波からポンプ光とプローブ光とをつくるための光発生手
段と、ポンプ光とプローブ光とのうちのいずれかの周波
数を変化させるための周波数掃引手段と、ポンプ光とプ
ローブ光とを光ファイバの近端より光ファイバ内に導く
ための導光手段と、ポンプ光とプローブ光とのうちのい
ずれかを光ファイバの遠端で反射させるための反射手段
と、光ファイバ特性検出のため、光ファイバ内における
ポンプ光とプローブ光との相互作用で生じたブリュアン
損失または利得を検出するための検出手段とを備えてい
ることを特徴とする光ファイバ特性検出用の分布型セン
サ装置。 - 【請求項２】ポンプ光とプローブ光とをつくるための光
発生手段が光分岐器を含んでいる請求項１記載の分布型
センサ装置。 - 【請求項３】ポンプ光とプローブ光とを異なる光路に分
離するための光分岐器を含んでいる請求項２記載の分布
型センサ装置。 - 【請求項４】光分岐器が偏波面保存型のものである請求
項２または３記載の分布型センサ装置。 - 【請求項５】光分岐器が二つの光出力を切り換えること
のできるものである請求項４記載の分布型センサ装置。 - 【請求項６】ポンプ光とプローブ光とを異なる光路に導
くための光合波システムを導光手段が含んでいる請求項
１〜５いずれかに記載の分布型センサ装置。 - 【請求項７】光合波システムが４ポート型の光ファイバ
サーキュレータであり、該光ファイバサーキュレータ
が、ポンプ光とプローブ光とを光ファイバの検出部内に
導くものであり、かつ、ブリュアン相互作用後のポンプ
光とプローブ光とを導光手段に導くためのものである請
求項６記載の分布型センサ装置。 - 【請求項８】光合波システムが二つの３ポート型サーキ
ュレータからなり、第１サーキュレータのポート（３）
が第２サーキュレータのポート（１）に接続されている
請求項７記載の分布型センサ装置。 - 【請求項９】光合波システムが二つの方向性結合器から
なり、第１方向性結合器の一つのポートが第２方向性結
合器の一つのポートに接続されている請求項６記載の分
布型センサ装置。 - 【請求項１０】周波数掃引手段が電気光学変調器（ＥＯ
Ｍ）を含んでいる請求項１〜９いずれかに記載の分布型
センサ装置。 - 【請求項１１】電気光学変調器がマイクロ波周波数領域
で作動するものである請求項１０記載の分布型センサ装
置。 - 【請求項１２】ＥＯＭが、最小のスループットでバイア
スされるものであって、入力光波長よりも高い周波数に
シフトされた光パルスと入力光波長よりも低い周波数に
シフトされた第２の光パルスとを発生させるためのゲー
トマイクロ波電圧信号で作動されるものである請求項１
０記載の分布型センサ装置。 - 【請求項１３】周波数シフトの大きさが、印加されたマ
イクロ波周波数と同じである請求項１２記載の分布型セ
ンサ装置。 - 【請求項１４】光パルスの持続間隔がゲートマイクロ波
の持続間隔と同じである請求項１２または１３記載の分
布型センサ装置。 - 【請求項１５】周波数シフトした光パルスの一つを除去
するための分光フィルタをも含んでいる請求項１２〜１
４いずれかに記載の分布型センサ装置。 - 【請求項１６】分光フィルタがファイバ−ブラッグ−グ
レーティングである請求項１５記載の分布型センサ装
置。 - 【請求項１７】低い周波数のパルスが分光フィルタによ
り除去され、残されたパルスがポンプ光となるものであ
る請求項１５または１６記載の分布型センサ装置。 - 【請求項１８】高い周波数のパルスが分光フィルタによ
り除去され、残されたパルスがプローブ光となるもので
ある請求項１５または１６記載の分布型センサ装置。 - 【請求項１９】請求項６〜１０のうちより特定されるい
ずれか一つの光合波システムを用いることで、残された
光パルスがオリジナル光と合波されて光ファイバ内の全
長にわたり導かれるものである請求項１５〜１８いずれ
かに記載の分布型センサ装置。 - 【請求項２０】ポンプ光とプローブ光との両方が少なく
とも一つのエルビウムドープファイバ増幅器（ＥＤＦ
Ａ）によって増幅されるものである請求項４〜１９いず
れかに記載の分布型センサ装置。 - 【請求項２１】ポンプ光とプローブ光とが、これら両光
に共通でない光路に設置された別個のＥＤＦＡによって
別々に増幅されるものである請求項２０記載の分布型セ
ンサ装置。 - 【請求項２２】センサ用光ファイバ内におけるポンプ光
とプローブ光との間でブリュアン相互作用が生じるもの
である請求項１９〜２１いずれかに記載の分布型センサ
装置。 - 【請求項２３】センサ用光ファイバのブリュアン損失−
利得カーブを含む周波数範囲にわたって周波数シフトの
大きさが掃引されるものである請求項１２〜２２いずれ
かに記載の分布型センサ装置。 - 【請求項２４】光波により生じたブリュアン相互作用の
強さが、標準の光時領域屈折計（ＯＴＤＲ) の方法と同
じく、時間の関数として測定されるものである請求項２
３記載の分布型センサ装置。 - 【請求項２５】反射手段がファラデー回転ミラーである
請求項１〜２４いずれかに記載の分布型センサ装置。 - 【請求項２６】レーザ光源から光波を発生させるための
ステップと、光波からポンプ光とプローブ光とをつくる
ためのステップと、ポンプ光とプローブ光とのうちのい
ずれかの周波数を変化させるためのステップと、ポンプ
光とプローブ光とを光ファイバの近端より光ファイバ内
に導くためのステップと、ポンプ光とプローブ光とのう
ちのいずれか一つを光ファイバの遠端で反射させるため
のステップと、光ファイバ特性検出のため光ファイバ内
におけるポンプ光とプローブ光との相互作用で生じたブ
リュアン損失または利得を検出するためのステップとを
備えていることを特徴とする光ファイバ特性検出用の分
布型センシング方法。 - 【請求項２７】ポンプ光とプローブ光とを光分岐器でつ
くる請求項２６記載の分布型センシング方法。 - 【請求項２８】ポンプ光とプローブ光とを、光分岐器に
より、異なる光路をもつ分離した光としてつくる請求項
２７記載の分布型センシング方法。 - 【請求項２９】光分岐器として偏波面保存型のものを用
いる請求項２７または２８記載の分布型センシング方
法。 - 【請求項３０】光分岐器として二つの出力スイッチを有
するものを用いる請求項２９記載の分布型センシング方
法。 - 【請求項３１】ポンプ光とプローブ光とを光合波システ
ムにより導く請求項２６〜３０いずれかに記載の分布型
センシング方法。 - 【請求項３２】４ポート型の光ファイバサーキュレータ
を光合波システムとして用い、該光ファイバサーキュレ
ータによって、ポンプ光とプローブ光とを光ファイバの
検出部に導き、かつ、ブリュアン相互作用後のポンプ光
とプローブ光とを導光手段に導く請求項３１記載の分布
型センシング方法。 - 【請求項３３】第１サーキュレータのポート（３）が第
２サーキュレータのポート（１）に接続された二つの３
ポート型サーキュレータを光合波システムとして用いる
請求項３２記載の分布型センシング方法。 - 【請求項３４】第１方向性結合器の一つのポートが第２
方向性結合器の一つのポートに接続された二つの方向性
結合器を、光合波システムとして用いる請求項３２記載
の分布型センシング方法。 - 【請求項３５】ポンプ光とプローブ光とのうちのいずれ
かの周波数を電気光学変調器（ＥＯＭ）により変化させ
る請求項２６〜３４いずれかに記載の分布型センシング
方法。 - 【請求項３６】ＥＯＭを最小のスループットでバイアス
し、かつ、入力光波長よりも高い周波数にシフトされた
光パルスと入力光波長よりも低い周波数にシフトされた
第２の光パルスとを発生させるためのゲートマイクロ波
電圧信号で作動させる請求項３５記載の分布型センシン
グ方法。 - 【請求項３７】周波数シフトの大きさを、印加されたマ
イクロ波周波数と同じにする請求項３６記載の分布型セ
ンシング方法。 - 【請求項３８】光パルスの持続間隔をゲートマイクロ波
の持続間隔と同じにする請求項３６または３７記載の分
布型センシング方法。 - 【請求項３９】周波数シフトした光パルスの一つを分光
フィルタにより除去する請求項３６〜３８いずれかに記
載の分布型センシング方法。 - 【請求項４０】分光フィルタとしてファイバ−ブラッグ
−グレーティングを用いる請求項３９記載の分布型セン
シング方法。 - 【請求項４１】低い周波数のパルスを分光フィルタによ
り除去し、残されたパルスをポンプ光とする請求項３９
または４０記載の分布型センシング方法。 - 【請求項４２】高い周波数のパルスを分光フィルタによ
り除去し、残されたパルスをプローブ光とする請求項３
９または４０記載の分布型センシング方法。 - 【請求項４３】請求項６〜１０のうちのいずれか一つで
特定される光合波システムを用いることにより、残され
た光パルスをオリジナル光と合波して光ファイバ内の全
長にわたり導く請求項３９〜４２いずれかに記載の分布
型センシング方法。 - 【請求項４４】ポンプ光とプローブ光との両方をエルビ
ウムドープファイバ増幅器（ＥＤＦＡ）によって増幅す
る請求項２８〜４３いずれかに記載の分布型センシング
方法。 - 【請求項４５】ポンプ光とプローブ光とを、これら両光
に共通でない光路に設置された各ＥＤＦＡによって別々
に増幅する請求項４４記載の分布型センシング方法。 - 【請求項４６】センサ用光ファイバ内におけるポンプ光
とプローブ光との間でブリュアン相互作用を生じさせる
請求項４３〜４５いずれかに記載の分布型センシング方
法。 - 【請求項４７】センサ用光ファイバのブリュアン損失−
利得カーブを含む周波数範囲にわたって周波数シフトの
大きさを掃引する請求項３５〜４６いずれかに記載の分
布型センシング方法。 - 【請求項４８】請求項６〜８のうちのいずれか一つで特
定される光検出器に光合波システムを介して光を導く請
求項４３〜４６いずれかに記載の分布型センシング方
法。 - 【請求項４９】光波により生じたブリュアン相互作用の
強さを、標準の光時領域屈折計（ＯＴＤＲ) の方法と同
じく、時間の関数として測定する請求項４７または４８
記載の分布型センシング方法。 - 【請求項５０】ポンプ光とプローブ光とのうちのいずれ
か一つをファラデー回転ミラーで反射させる請求項２６
〜４８いずれかに記載の分布型センシング方法。 - 【請求項５１】明細書および図１〜図４に記載したとお
りの装置からなる光ファイバの特性を検出するための分
布型センサ装置。 - 【請求項５２】明細書および図１〜図４に記載したとお
りの方法からなる光ファイバの特性を検出するための分
布型センシング方法。
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