WO2020050076A1 - 光ファイバ特性測定装置及び光ファイバ特性測定方法 - Google Patents

光ファイバ特性測定装置及び光ファイバ特性測定方法 Download PDF

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light
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characteristic measuring
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聡 松浦
芳宏 熊谷
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横河電機株式会社
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    • G01L1/242—Measuring force or stress, in general by measuring variations of optical properties of material when it is stressed, e.g. by photoelastic stress analysis using infrared, visible light, ultraviolet the material being an optical fibre

Definitions

  • the present invention relates to an optical fiber characteristic measuring device and an optical fiber characteristic measuring method.
  • the optical fiber characteristic measuring device makes continuous light or pulsed light incident on the measured optical fiber, receives scattered light or reflected light generated in the measured optical fiber, and performs temperature distribution and distortion in the length direction of the measured optical fiber. It is a device that measures distribution and other characteristics.
  • the scattered light or the reflected light that is received changes according to a physical quantity (for example, temperature or strain) that affects the measured optical fiber. Therefore, the measured optical fiber itself is used as a sensor. .
  • the BOCDA-type optical fiber characteristic measuring apparatus makes continuous light (pump light and probe light) frequency-modulated incident from both ends of an optical fiber to be measured, and positions (correlation) where the modulation phases of the pump light and probe light coincide. At the position where the peak appears, the characteristics of the optical fiber to be measured are measured using the property that the probe light is amplified by stimulated Brillouin scattering (SBS).
  • SBS stimulated Brillouin scattering
  • the modulation frequency and the delay amount of the pump light and the probe light are adjusted so that only one correlation peak exists in the measured optical fiber.
  • the modulation frequency of the pump light and the probe light is manipulated to move the position of the correlation peak in the measured optical fiber, and the probe light amplified at each position (hereinafter referred to as a guide light). (Referred to as Brillouin scattered light) to measure the characteristics of the measured optical fiber in the length direction.
  • the BOCDA type optical fiber characteristic measuring device when the length of the optical fiber to be measured becomes long, even if the modulation frequency and the delay amount of the pump light and the probe light are adjusted, a plurality of correlation peaks exist in the optical fiber to be measured. May appear. In such a case, one of the plurality of correlation peaks is selected, only the stimulated Brillouin scattered light at the position where the selected correlation peak appears, and the stimulated Brillouin scattered light at the position where the other correlation peaks appear is extracted. Must not be extracted.
  • One of the methods for selecting such a correlation peak is a method called a time gate method.
  • Patent Documents 1 and 2 disclose a conventional BOCDA type optical fiber characteristic measuring apparatus using a time gate method.
  • this optical fiber characteristic measuring device a plurality of frequency-modulated continuous light (probe light) and pulsed light (pump light) are made to enter from one end and the other end of the optical fiber to be measured, respectively.
  • Stimulated Brillouin scattered light at each position of the correlation peak is generated at different timings. Then, by adjusting the timing of receiving the stimulated Brillouin scattered light, only the stimulated Brillouin scattered light at the position where the selected correlation peak appears is extracted.
  • the optical fiber characteristic measuring apparatus disclosed in Patent Document 2 below performs synchronous detection of a detection signal of light emitted from an optical fiber to be measured using a synchronization signal having a predetermined period, thereby achieving measurement accuracy.
  • a synchronization signal having a period of (“time t rt required for pump light to reciprocate in the optical fiber to be measured” + “width (time width) t pw of pump light)” ⁇ 2 is used. For synchronous detection.
  • a predetermined period ((“the time t rt required for the pump light to reciprocate through the optical fiber to be measured” + “the time width tpw of the pump light”) )) ⁇ 2) synchronous detection is performed using the synchronous signal having the time.
  • the next pump light is applied to the optical fiber to be measured unless one of the above-described predetermined periods has elapsed since one pump light was incident on the optical fiber to be measured. Cannot be incident.
  • the conventional optical fiber characteristic measuring device there is a problem that the time required for the measurement becomes significantly longer when the characteristics in the longitudinal direction of the measured optical fiber are measured over a wide range.
  • the time t rt required for the pump light to reciprocate through the measured optical fiber increases as the length of the measured optical fiber increases.
  • the measured value of the stimulated Brillouin scattered light becomes smaller.
  • the S / N ratio signal-to-noise ratio
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, it is possible to reduce the time required to measure the characteristics of the measured optical fiber than before, and to improve the measurement accuracy optical fiber characteristics measuring device and
  • An object of the present invention is to provide an optical fiber characteristic measuring method.
  • an optical fiber characteristic measuring device includes a light source unit (11) that outputs a frequency-modulated laser beam, and a continuous light ( L1) and an incident portion (12, 13, 14, 15) for inputting light from one end and the other end of an optical fiber (FUT) as a pulsed light (L2), and a detection signal by detecting light emitted from the optical fiber.
  • a photodetector (16) that outputs (D1), a first period (T1) in which scattered light based on the continuous light and the pulsed light can be emitted from the optical fiber, and a period shorter than the first period.
  • the scattered light is detected based on an integrated value obtained by integrating the detection signal for a predetermined time.
  • the detection unit may include a timing adjuster (17a) that cuts out the detection signal in units of the predetermined time, An integrator (17c) for integrating the detection signal cut out by the timing adjuster.
  • the optical fiber characteristic measuring device includes the arithmetic unit (18a) in which the detection unit performs a predetermined operation on the integrated value of the integrator to obtain the scattered light.
  • the detection unit may detect the polarity of the detection signal cut out by the timing adjuster in any one of the first period and the second period. And a polarity inverting unit (17b) for inverting the scattered light is obtained by adding the integral value obtained in the first period and the integral value obtained in the second period. .
  • the timing adjuster cuts out the detection signal in units of the predetermined time from a plurality of different points in the first period, and the integrator However, each of the detection signals cut out by the timing adjuster is individually integrated.
  • the first period is a time (t) required for the pulse light to reciprocate through the optical fiber after the pulse light is incident on the optical fiber. This is a period until a time obtained by adding the time width (t pw ) of the pulse light to ( rt ) is elapsed.
  • the second period is a period from a point in time when the first period elapses until a time width of the pulse light elapses.
  • the predetermined time is a time width of the pulse light.
  • the incident section includes a shift section (13) for shifting any one of the continuous light and the pulsed light
  • the scattered light includes: Stimulated Brillouin scattered light.
  • the shift unit may include a microwave generator (13a) that outputs a microwave, and the microwave output from the microwave generator.
  • the frequency-modulated laser light is output by the light source unit (11), and the laser light is output from the light source unit by the incident units (12, 13, 14, 15).
  • the emitted laser light is made incident from one end and the other end of the optical fiber (FUT) as a continuous light (L1) and a pulsed light (L2), respectively, and the light emitted from the optical fiber is detected by a light detection unit (16). And outputs a detection signal (D1), and a first period (T1) in which scattered light based on the continuous light and the pulsed light is emitted from the optical fiber by the detectors (17, 18a); An integral value obtained by integrating the detection signal for a predetermined time in each of a period shorter than the period and a second period (T2) in which the scattered light cannot be emitted from the optical fiber. Based for detecting the scattered light.
  • the detector includes a timing adjuster (17a) and an integrator (17c), and the timing adjuster sets the predetermined time as a unit.
  • the detection signal is cut out, and the integrator integrates the detection signal cut out by the timing adjuster during the predetermined time.
  • the detection unit further includes a calculation unit (18a), and the calculation unit performs a predetermined calculation on an integrated value of the integrator. To obtain the scattered light.
  • the detection unit further includes a polarity inversion unit (17b), and the polarity inversion unit causes one of the first period and the second period.
  • the polarity of the detection signal cut out by the timing adjuster is inverted, and the arithmetic unit adds the integral value obtained in the first period and the integral value obtained in the second period. To obtain the scattered light.
  • the detection signal is cut out in units of the predetermined time from a plurality of different time points in the first period, and the integrator Thus, integration is individually performed for each of the detection signals cut out by the timing adjuster.
  • the second period is a period from a point in time when the first period elapses to a point in time when the time width of the pulse light elapses.
  • the predetermined time is a time width of the pulse light.
  • the incidence unit includes a shift unit (13), and the shift unit shifts one of the optical frequency of the continuous light and the pulsed light.
  • the scattered light is stimulated Brillouin scattered light.
  • the shift unit further includes a microwave generator (13a) and a modulator (13b), and the microwave generator outputs a microwave. Then, the optical frequency of one of the continuous light and the pulsed light is shifted by the modulator in accordance with the microwave output from the microwave generator.
  • the present invention it is possible to shorten the time required for measuring the characteristics of the optical fiber to be measured and to improve the measurement accuracy as compared with the related art.
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating a main configuration of an optical fiber characteristic measuring device according to a first embodiment of the present invention.
  • 5 is a flowchart illustrating an operation example of the optical fiber characteristic measuring device according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a state in which a correlation peak appears in an optical fiber with the progress of pump light.
  • FIG. 4 is a diagram for explaining processing performed by the detection device in the first embodiment of the present invention. It is a figure for explaining processing performed by a wave detector in a 2nd embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a block diagram illustrating a main configuration of an optical fiber characteristic measuring device according to a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a main configuration of the optical fiber characteristic measuring device according to the first embodiment of the present invention.
  • an optical fiber characteristic measuring apparatus 1 of the present embodiment includes a light source unit 11, an optical splitter 12 (incident unit), an optical modulator 13 (incident unit, shift unit), and a pulse modulator 14 (incident unit). ), A directional coupler 15 (incident part), a photodetector 16 (photodetector), a detector 17 (detector), and a controller 18.
  • the optical fiber characteristic measuring device 1 measures characteristics (for example, temperature distribution, strain distribution, and the like) in the length direction of the measured optical fiber FUT.
  • the optical fiber characteristic measuring apparatus 1 causes the probe light L1 (continuous light) to enter from one end of the measured optical fiber FUT and the pump light L2 (pulse light) from the other end of the measured optical fiber FUT.
  • This is a so-called BOCDA-type optical fiber characteristic measuring device that measures the characteristics of the measured optical fiber FUT based on the scattered light obtained by the measurement.
  • the above-mentioned pump light L2 is light obtained by pulsing laser light as continuous light to which frequency modulation has been given.
  • the scattered light is scattered light (stimulated Brillouin scattered light) affected by the stimulated Brillouin scattering phenomenon in the measured optical fiber FUT.
  • Light source unit 11 includes a semiconductor laser 11a and the signal generator 11b, under control of controller 18, it emits a laser beam which is frequency-modulated at a predetermined modulation frequency f m.
  • the semiconductor laser 11a may be, for example, an MQW / DFB / LD (Multi-Quantum Well / Distributed Feed-Back / Laser Diode) that emits laser light having a small size and a narrow spectrum width.
  • Signal generator 11b is controlled by the control unit 18, and outputs a sine wave signal for frequency modulation (the modulation signal) to the semiconductor laser 11a with semiconductor modulates the laser light frequency emitted from the laser 11a f m.
  • the optical splitter 12 splits the laser light emitted from the light source unit 11 into two at an intensity ratio of, for example, 1: 1.
  • the optical modulator 13 includes a microwave generator 13a and an SSB (Single Side Band) optical modulator 13b.
  • the optical modulator 13 modulates (shifts the optical frequency) one of the laser beams split by the optical splitter 12 under the control of the control device 18 to obtain a sideband (single-wave band) with respect to the center frequency of the laser beam. Sideband).
  • SSB Single Side Band
  • Sideband Single-wave band
  • the microwave generator 13a is controlled by the control device 18 and outputs a microwave having a frequency corresponding to a frequency shift given to one of the laser beams split by the optical splitter 12. Note that the frequency of the microwave output from the microwave generator 13a is variable under the control of the control device 18.
  • the SSB optical modulator 13b generates a single sideband having a frequency difference equal to the frequency of the microwave output from the microwave generator 13a with respect to the center frequency of the input light.
  • the light modulated by the optical modulator 13 enters the measured optical fiber FUT from one end of the measured optical fiber FUT as probe light L1 (continuous light).
  • the pulse modulator 14 includes a signal generator 14a and a light intensity modulator 14b.
  • the pulse modulator 14 generates a pulse light under the control of the control device 18 by pulsing the other laser light split by the optical splitter 12.
  • the signal generator 14a is controlled by the control device 18 and outputs a timing signal that defines the timing of pulsing the laser light.
  • the light intensity modulator 14b is, for example, an EO (Electro-Optic) switch, and pulsates the laser light from the optical splitter 12 at a timing specified by a timing signal output from the signal generator 14a.
  • the pulse modulator 14 generates, for example, a pulse light having a pulse width tpw represented by the following equation (2) at a period T represented by the following equation (1).
  • L in the following equations (1) and (2) is the length of the measured optical fiber FUT (the length from one end to the other end)
  • n is the refractive index of the measured optical fiber FUT
  • c is the speed of light
  • d m is the spacing of the correlation peaks formed in the measured optical fiber FUT
  • f m is the modulation frequency of the laser light emitted from the light source unit 11.
  • the period T at which the pulse modulator 14 generates the pulse light is at least the time trt required for the pulse light to reciprocate between one end and the other end of the optical fiber under test FUT. Is set to a time obtained by adding the time width tpw (period T2) of the pulse light to the time (period T1).
  • the directional coupler 15 causes the pulsed laser light output from the pulse modulator 14 to enter the measured optical fiber FUT from the other end of the measured optical fiber FUT as pump light L2 (pulse light).
  • the directional coupler 15 emits light (detection light L11) including the probe light L1 emitted from the other end of the measured optical fiber FUT through the measured optical fiber FUT to the photodetector 16. I do. Note that the intensity of the detection light L11 is affected by the stimulated Brillouin scattering phenomenon that occurs in the measured optical fiber FUT.
  • the photodetector 16 includes a high-sensitivity light-receiving element such as an avalanche photodiode.
  • the photodetector 16 detects (receives) the detection light L11 (light emitted from the other end of the measured optical fiber FUT and passing through the directional coupler 15), and outputs a detection signal D1.
  • the photodetector 16 is provided with an optical wavelength filter in addition to the above-described light receiving element, and a low frequency side wave from the detection light L11 to the probe light L1. Select only the band and detect its power.
  • the above-mentioned optical wavelength filter may be omitted.
  • providing the optical wavelength filter increases the cost, but can suppress unnecessary frequency components, so that the measurement accuracy can be further improved.
  • the detection device 17 includes a timing adjuster 17a, an amplifier 17b (polarity inverting unit), and an integrator 17c.
  • the detection device 17 detects the detection signal D1 output from the photodetector 16 under the control of the control device 18.
  • the detection device 17 has a period T1 (first period) in which scattered light (stimulated Brillouin scattered light) based on the probe light L1 and the pump light L2 can be emitted from the measured optical fiber FUT, and is shorter than the period T1.
  • the detection signal D1 is integrated for a predetermined time to obtain an integrated value. The reason for obtaining such an integral value is to improve the measurement accuracy while shortening the time required for measuring the characteristics of the optical fiber FUT to be measured as compared with the related art.
  • the time width ( trt) required for the pump light L2 to reciprocate through the measured optical fiber FUT after the pump light L2 is incident on the measured optical fiber FUT is equal to the time width of the pump light L2 ( This is a period until the time obtained by adding the pulse width tpw ) elapses.
  • the period T2 is, for example, a period from the lapse of the period T1 to the lapse of time obtained by adding the time required to reset the integrator 17c to the time width of the pump light L2. . If the time required to reset the integrator 17c is sufficiently shorter than the time width of the pump light L2, the time required to reset the integrator 17c may be ignored.
  • the predetermined time for integrating the detection signal D1 is, for example, a time corresponding to the time width of the pump light L2.
  • the predetermined time for integrating the detection signal D1 is referred to as “unit integration time”.
  • the timing adjuster 17a is realized by, for example, an electric switch (high-speed analog switch) that can switch between an ON state (a state in which the detection signal D1 is passed) and an OFF state (a state in which the detection signal D1 is cut off) at a high speed.
  • the on / off state of the timing adjuster 17a is controlled by the control device 18, and the detection signal D1 is cut out in units of a predetermined time (for example, the unit integration time).
  • clipping means extracting a necessary part from a temporally continuous signal.
  • the timing adjuster 17a is turned on until the unit integration time elapses from the time point designated by the control device 18. Further, in the period T2, the timing adjuster 17a is turned on from the start time to the end time (during the time width of the pump light L2).
  • the timing adjuster 17a can cut out the detection signal D1 at a time interval of about several nsec, and desirably has a low loss (for example, 1 dB or less). If it is possible to cut out the detection signal at a time interval of about several nsec, it is possible to pass the pulse light without deteriorating the time width tpw (for example, 100 ns). In addition, if the loss is low, the measurement accuracy can be improved because the S / N ratio does not significantly decrease. In addition, by using an electric switch as the timing adjuster 17a, miniaturization and cost reduction can be achieved, and since there is no polarization dependence unlike an optical switch, stability and reproducibility may be deteriorated. In addition, the measurement can be performed in a wide temperature range of about ⁇ 40 to + 80 ° C.
  • the amplifier 17b amplifies the detection signal D2 (the detection signal cut out by the timing adjuster 17a) that has passed through the timing adjuster 17a under the control of the control device 18. For example, based on the control signal SY (see FIG. 4) output from the control device 18, the amplifier 17b amplifies the detection signal D2 cut out in the above-described period T1 with a gain of “1” (the polarity is inverted).
  • the detection signal D2 cut out in the above-described period T2 is amplified with a gain of "-1" (the polarity is inverted and output).
  • the polarity of the above-mentioned gain with respect to the detection signal D2 cut out in the periods T1 and T2 may be opposite, and the absolute value of the gain may be other than “1”.
  • the integrator 17c integrates the output signal S1 output from the amplifier 17b (the signal that has been cut out by the timing adjuster 17a and amplified by the amplifier 17b) under the control of the controller 18. For example, during the period T1, the integrator 17c integrates the output signal S1 from the time point designated by the control device 18 until the unit integration time elapses. Further, in the period T2, the integrator 17c integrates the output signal S1 from the start time to the end time (during the time width of the pump light L2). The integrator 17c can be reset under the control of the control device 18. The integration result of the integrator 17c is converted into a digital signal by an A / D (analog / digital) converter (not shown) and output to the control device 18.
  • a / D analog / digital
  • the control device 18 controls the operation of the optical fiber characteristic measuring device 1 as a whole.
  • the controller 18 controls the signal generator 11b provided in the light source unit 11, thereby changing the modulation frequency f m of the continuous light output from the light source unit 11.
  • the control device 18 controls the microwave generator 13a provided in the optical modulator 13 to change the frequency of the sideband (single sideband) of the probe light L1.
  • the control device 18 controls the signal generator 14 a provided in the pulse modulator 14, and controls the timing of pulsing the laser light split by the optical splitter 12.
  • the control device 18 controls the timing adjuster 17a, the amplifier 17b, and the integrator 17c provided in the detection device 17, and controls the extraction of the detection signal D1, the polarity of the detection signal D2, and the integration of the output signal S1. I do.
  • the control device 18 also includes a calculation unit 18a (detection unit).
  • the calculation unit 18a performs a predetermined calculation on the measured value V1 (the integrated value output from the integrator 17c) output from the detection device 17, and detects stimulated Brillouin scattered light.
  • the arithmetic unit 18a calculates the stimulated Brillouin scattered light by adding the measured value V1 obtained in the period T1 and the measured value V2 obtained in the period T2. Note that the calculation unit 18a of the control device 18 may be provided in the detection device 17.
  • FIG. 2 is a flowchart showing an operation example of the optical fiber characteristic measuring device according to the first embodiment of the present invention. Note that the flowchart shown in FIG. 2 is started, for example, when an instruction to start measurement is given to the optical fiber characteristic measuring apparatus 1. When the characteristic of the optical fiber FUT to be measured is measured in the length direction, It is repeated at regular intervals. When the processing of the flowchart shown in FIG. 2 is repeated, the processing is repeated, for example, in the cycle T shown in the above-described equation (1).
  • the optical fiber characteristic measuring device 1 starts the processing of the flowchart shown in FIG.
  • the control device 18 of the optical fiber characteristic measuring device 1 sets a modulation frequency (step S11).
  • preset initial value is set as the modulation frequency f m.
  • the controller 18 controls the signal generator 11b provided in the light source unit 11, to output a sine wave signal (modulated signal) from the signal generator 11b.
  • semiconductor laser 11a emits a laser beam as the continuous beam is frequency-modulated at a modulation frequency f m.
  • the laser beam emitted from the semiconductor laser 11a enters the optical splitter 12.
  • the optical splitter 12 splits the laser light into two.
  • One of the laser beams split by the optical splitter 12 enters the optical modulator 13.
  • the SSB optical modulator 13b modulates one of the laser beams split by the optical splitter 12 with a signal output from the microwave generator 13a. Thereby, a sideband (single sideband) with respect to the center frequency of the laser light is generated.
  • the light modulated by the optical modulator 13 enters the measured optical fiber FUT from one end of the measured optical fiber FUT as the probe light L1 (step S12).
  • the other laser beam split by the optical splitter 12 enters the pulse modulator 14.
  • the light intensity modulator 14b forms a pulse by modulating the intensity of the other laser beam split by the optical splitter 12. Specifically, a pulse light having the pulse width tpw shown in the above-described equation (2) is generated. This pulse light enters the measured optical fiber FUT from the other end of the measured optical fiber FUT as the pump light L2 via the directional coupler 15 (step S13). Note that FIG. 2 illustrates step S13 after step S12 for easy understanding, but the processes of steps S12 and S13 are performed in parallel.
  • FIG. 3 is a diagram showing how a correlation peak appears in an optical fiber as the pump light travels.
  • FIG. 3 only five correlation peaks P0 to P4 are shown to avoid complicating the drawing. Further, the example illustrated in FIG. 3 illustrates a state in which the pump light L2 passes near the correlation peak P2.
  • the correlation peaks P0 and P1 indicated by broken lines are correlation peaks that have appeared in the past, and the correlation peaks P3 and P4 are correlation peaks that will appear as the pump light L2 advances.
  • the distance d m of the correlation peak can be expressed by the following equation (3).
  • d m (c / n) / (2 ⁇ f m) ... (3)
  • the correlation peak P0 optical path difference is zero-order appearing in 0 a position of the probe light L1 and the pump light L2 can not be moved even by changing the modulation frequency f m.
  • the position where the 0th-order correlation peak P0 appears is set to be outside the measured optical fiber FUT.
  • the probe light L1 obtains a gain (gain) by stimulated Brillouin amplification by the pump light L2.
  • the spectrum called Brillouin gain spectrum in the form of a Lorentz function centered frequency Brillouin frequency shift ⁇ B (BGS) can get. It is known that the Brillouin frequency shift ⁇ B changes depending on the material, temperature, strain, and the like of the optical fiber under test FUT, and in particular, changes linearly with strain and temperature. Therefore, by detecting the peak frequency of the Brillouin gain spectrum, the amount of distortion or the temperature of the measured optical fiber FUT can be obtained.
  • the probe light L1 via the measured optical fiber FUT and the stimulated Brillouin scattered light generated in the measured optical fiber FUT are emitted from the other end of the measured optical fiber FUT and then detected via the directional coupler 15.
  • the light enters the photodetector 16 as L11. Then, light in a side band on the low frequency side is selected by an optical wavelength filter (not shown) provided in the photodetector 16 and its intensity is detected.
  • a detection signal D1 indicating the detection result is output from the photodetector 16. (Step S14).
  • the detection signal D1 output from the photodetector 16 is input to the detection device 17.
  • FIG. 4 is a diagram for explaining processing performed by the detection device in the first embodiment of the present invention.
  • the period T during which the pump light L2 is incident on the other end of the measured optical fiber FUT is set to a period in which the equal sign is satisfied in the above-described equation (1).
  • the period T is, the pump light L2 of the pulsed light the time width t pw time added to the time t rt required to reciprocate between one end and the other end of the measured optical fiber FUT (period T1), It is assumed that the time is set to the sum of the pulse light time width tpw (period T2).
  • the period T1 is a period during which scattered light (stimulated Brillouin scattered light) based on the probe light L1 and the pump light L2 can be emitted from the measured optical fiber FUT
  • the period T2 is a period shorter than the period T1. This is a period during which stimulated Brillouin scattered light cannot be emitted from the measured optical fiber FUT.
  • the photodetector 16 In the period T1, the detection light L11 including the probe light L1 via the measured optical fiber FUT and the stimulated Brillouin scattered light generated in the measured optical fiber FUT is incident on the photodetector 16. Therefore, as shown in FIG. 4, the photodetector 16 outputs a detection signal D1 affected by stimulated Brillouin scattered light.
  • portions affected by stimulated Brillouin scattered light are represented by black bands, and portions denoted by reference numerals P1 to P4 are generated at the positions of correlation peaks P1 to P4 in FIG. This indicates that the portion is affected by stimulated Brillouin scattered light.
  • the photodetector 16 outputs a detection signal D1 which is not affected by the stimulated Brillouin scattered light (has no black band).
  • step S15 a process of integrating the detection signal in the period T1 for a predetermined time to calculate an integrated value (first integrated value) is performed (step S15).
  • the measurement point for the measured optical fiber FUT is set at the position of the correlation peak P2 shown in FIG.
  • the portion of the detection signal D1 output from the photodetector 16 affected by the stimulated Brillouin scattered light generated at and near the position of the correlation peak P2. Is switched between the ON state and the OFF state of the timing adjuster 17a so as to pass through.
  • the timing adjuster 17a outputs the detection signal D2 cut out in units of the unit integration time shown in FIG.
  • the detection signal D2 output from the timing adjuster 17a is amplified by the amplifier 17b and output as the output signal S1.
  • the detection signal D2 is amplified with a gain a1 (for example, a gain “1”) based on the control signal SY shown in FIG. 4, and is output as an output signal S1.
  • Output signal S1 output from amplifier 17b is integrated by integrator 17c.
  • the output signal S1 is integrated from the rising point to the falling point (until the unit integration time elapses from the rising point).
  • the integration result of the integrator 17c is output to the control device 18 as the measured value V1.
  • the integrator 17c is reset by the control of the control device 18.
  • the detection signal in the period T2 is integrated for a predetermined time to calculate an integral value (second integral value) (step S16).
  • the timing adjuster 17a is turned on from the time when the period T1 elapses until the time width of the pump light L2 elapses.
  • the timing adjuster 17a outputs the detection signal D2 cut out in units of the unit integration time shown in FIG.
  • the detection signal D2 cut out is a signal that is not affected by stimulated Brillouin scattered light (a black band is not added).
  • the detection signal D2 output from the timing adjuster 17a is amplified by the amplifier 17b and output as the output signal S1.
  • the detection signal D2 is amplified with a gain a2 (for example, a gain “ ⁇ 1”) based on the control signal SY shown in FIG. 4, and is output as an output signal S1.
  • Output signal S1 output from amplifier 17b is integrated by integrator 17c.
  • the output signal S1 is integrated from the rising point to the falling point (until the unit integration time elapses from the rising point).
  • the integration result of the integrator 17c is output to the control device 18 as the measured value V1.
  • the integrator 17c is reset by the control of the control device 18.
  • the arithmetic unit 18a of the control device 18 calculates the integration value (first integration value) obtained in step S15 and the integration value (second integration value) obtained in step S16.
  • the stimulated Brillouin scattered light is detected (step S17).
  • the arithmetic unit 18a performs a process of adding the integral value (v11) obtained in step S15 and the integral value (v12) obtained in step S16.
  • a value obtained by integrating a signal d11 corresponding to a detection signal obtained by detecting only the probe light L1 in the period T1 and only the probe light L1 in the period T2 are detected.
  • the value obtained by integrating the signal d12 corresponding to the detection signal obtained as a result is cancelled.
  • the values obtained by integrating these signals d11 and d12 are canceled out, so that the value obtained by the calculation unit 18a indicates the level of stimulated Brillouin scattered light.
  • the above processing is repeated while sweeping the frequency of the microwave output from the microwave generator 13a, whereby the Brillouin gain spectrum at the position of the correlation peak P2 is obtained. Then, by detecting the peak frequency of the Brillouin gain spectrum, the characteristics (for example, the amount of distortion) of the measured optical fiber FUT at the position of the correlation peak P2 are obtained. Further, the control device 18, by changing the integration range of the cut-out timing and the integrator 17c of the modulation frequency f m and the timing adjuster 17a, while changing the position of the measuring points set within the measured optical fiber FUT, or Repeat the described operation. Thereby, the optical fiber characteristic measuring device 1 can measure the characteristic in the length direction of the measured optical fiber FUT.
  • the optical fiber characteristic measuring apparatus 1 of the present embodiment transmits the frequency-modulated probe light L1 as continuous light and the pump light L2 as pulse light from one end and the other end of the optical fiber FUT to be measured, respectively.
  • the light is emitted, and the light emitted from the measured optical fiber FUT is detected to output a detection signal.
  • the optical fiber characteristic measuring device 1 of the present embodiment integrates the detection signal for a predetermined time in a period T1 in which stimulated Brillouin scattered light based on the probe light L1 and the pump light L2 can be emitted from the measured optical fiber FUT.
  • the detection signal is integrated for a predetermined time.
  • the stimulated Brillouin scattered light is detected based on the obtained second integral value.
  • the time required for measuring the characteristics of the optical fiber to be measured can be reduced as compared with the related art, and the measurement accuracy can be improved.
  • the time t rt required for the pump light L2 to reciprocate in the measured optical fiber FUT + “the width (time width of the pump light L2) ) T pw )) ⁇ 2 times were required.
  • the measurement of one measurement point can be performed.
  • time t0 (t rt + t pw ) ⁇ 2
  • t1 t rt + t pw ⁇ 2
  • the optical fiber characteristic measuring device of the present embodiment has substantially the same configuration as the optical fiber characteristic measuring device 1 shown in FIG.
  • the operation of the optical fiber characteristic measuring device of the present embodiment is substantially the same as the operation of the optical fiber characteristic measuring device 1 shown in FIG. 1, and is basically performed according to the flowchart shown in FIG.
  • the operation performed by the detection device 17 and the control device 18 is different between the optical fiber characteristic device of the present embodiment and the optical fiber characteristic measuring device 1 shown in FIG.
  • operations performed mainly by the detection device 17 and the control device 18 will be described in detail.
  • FIG. 5 is a diagram for explaining processing performed by the detection device in the second embodiment of the present invention.
  • the detection signal D1 output from the photodetector 16 is the same signal as in the first embodiment.
  • step S15 only the position affected by stimulated Brillouin scattered light generated at the position of one correlation peak (for example, correlation peak P2) and its vicinity is cut out and integrated. Thus, only one integral value (first integral value) is calculated.
  • the processing in step S15 in the processing in step S15, the position of the plurality of correlation peaks (correlation peaks P2 and P3 in the example shown in FIG. 5) and the stimulated Brillouin scattered light generated in the vicinity thereof are affected. The extracted portions are cut out, and the cut out portions are individually integrated to calculate a plurality of integrated values (first integrated values).
  • the measurement point for the measured optical fiber FUT is set, for example, at the positions of the correlation peaks P2 and P3 shown in FIG. Then, as shown in FIG. 5, a portion of the detection signal D1 output from the photodetector 16 affected by stimulated Brillouin scattered light generated at and near the correlation peak P2 under the control of the controller 18. , And then the ON / OFF state of the timing adjuster 17a is switched so as to pass through the portion affected by stimulated Brillouin scattered light generated at and near the position of the correlation peak P3. As a result, the timing adjuster 17a outputs the detection signal D2 shown in FIG. 5, which is cut out from a plurality of different points in time using the unit integration time as a unit.
  • the detection signal D2 output from the timing adjuster 17a is amplified by the amplifier 17b and output as the output signal S1.
  • the detection signal D2 is amplified with a gain a1 (for example, gain “1”) based on the control signal SY shown in FIG. 5, and is output as an output signal S1.
  • the output signal S1 output from the amplifier 17b is individually integrated by the integrator 17c.
  • a portion affected by stimulated Brillouin scattered light generated at and near the position of the correlation peak P2 and a portion affected by stimulated Brillouin scattered light generated at and near the position of the correlation peak P3.
  • Each integration result is sequentially output to the control device 18 as a measured value V1.
  • Each time the integration result of the integrator 17c is output to the control device 18, the integrator 17c is reset by the control of the control device 18.
  • step S16 a process of integrating the detection signal in the period T2 for a predetermined time to calculate an integrated value (second integrated value) is performed (step S16).
  • This processing is the same as in the first embodiment, and a description thereof will not be repeated.
  • the process of detecting the stimulated Brillouin scattered light based on the integrated value (first integrated value) obtained in step S15 and the integrated value (second integrated value) obtained in step S16 is performed. Is performed by the calculation unit 18a of the control device 18 (step S17).
  • a process of adding the integral value (v21) obtained in step S15 and the integral value (v12) obtained in step S16 is performed, and the integral value (v22) obtained in step S15 is added. And the integration value (v12) obtained in step S16 is added.
  • a value obtained by integrating a signal d21 corresponding to a detection signal obtained by detecting only the probe light L1 in the period T1 and only the probe light L1 in the period T2 are detected.
  • the value obtained by integrating the signal d12 corresponding to the detection signal obtained as a result is cancelled.
  • the value obtained by integrating the corresponding signal d12 is canceled.
  • the value obtained by integrating the signal d21 and the value obtained by integrating the signal d12 cancel each other, and the value obtained by integrating the signal d22 and the value obtained by integrating the signal d12 are obtained.
  • the value obtained by the calculation unit 18a indicates the level of stimulated Brillouin scattered light.
  • the above processing is repeated while sweeping the frequency of the microwave output from the microwave generator 13a, whereby the Brillouin gain spectrum at the position of the correlation peaks P2 and P3 is obtained.
  • the characteristics for example, the amount of distortion
  • the control device 18 by changing the integration range of the cut-out timing and the integrator 17c of the modulation frequency f m and the timing adjuster 17a, while changing the position of the measuring points set within the measured optical fiber FUT, or Repeat the described operation.
  • the optical fiber characteristic measuring device 1 can measure the characteristic in the length direction of the measured optical fiber FUT.
  • the optical fiber characteristic measuring apparatus 1 is configured such that the stimulated Brillouin scattered light based on the probe light L1 and the pump light L2 can be emitted from the measured optical fiber FUT in a plurality of times T1 at different times. Is calculated. Then, the optical fiber characteristic measuring apparatus 1 of the present embodiment obtains the plurality of first integral values and the period T2 which is shorter than the period T1 and in which stimulated Brillouin scattered light cannot be emitted from the measured optical fiber FUT. The stimulated Brillouin scattered light is detected based on the obtained second integral value. As a result, the time required for measuring the characteristics of the measured optical fiber can be reduced as compared with the first embodiment. For example, when N (N is an integer of 2 or more) first integral values are obtained in the period T1, the time required for measuring the characteristics of the optical fiber to be measured is reduced to 1 / N compared to the first embodiment. can do.
  • FIG. 6 is a block diagram showing a main configuration of an optical fiber characteristic measuring device according to a third embodiment of the present invention.
  • the optical fiber characteristic measuring device 2 of the present embodiment includes an optical modulator 13 provided in the optical fiber characteristic measuring device 1 shown in FIG. 1, between a pulse modulator 14 and a directional coupler 15. It is a configuration provided.
  • the optical fiber characteristic measuring apparatus 1 shown in FIG. 1 generates a single sideband in the probe light L1 incident from one end of the optical fiber under test FUT.
  • the optical fiber characteristic measuring device 2 of the present embodiment generates a single sideband in the pump light L2 incident from the other end of the measured optical fiber FUT.
  • a single sideband on the high frequency side is output from the optical modulator 13.
  • the optical modulator 13 may be provided between the optical splitter 12 and the pulse modulator 14.
  • an optical modulator 13 is provided on the optical path of the probe light L1 branched by the optical branching device 12, and is provided on the optical path of the pump light L2 branched by the optical branching device 12.
  • a pulse modulator 14 was provided. Therefore, in the optical fiber characteristic measuring apparatus 1 shown in FIG. 1, an optical amplifier may be required on each optical path in order to compensate for the optical loss caused by the optical modulator 13 and the pulse modulator 14.
  • the pulse modulator 14 and the optical modulator 13 are provided on the optical path of the pump light L2 branched by the optical branching device 12, and the probe light L1 No optical modulator 13 is provided on the optical path.
  • the optical modulator 13 since the optical modulator 13 does not cause optical loss of the probe light L1, if the power of the laser light output from the light source unit 11 is sufficient, the probe light A low-cost configuration that does not require an optical amplifier on the optical path of L1 can be realized.
  • the optical fiber characteristic measuring device and the optical fiber characteristic measuring method according to the embodiment of the present invention have been described.
  • the present invention is not limited to the above embodiment, and can be freely changed within the scope of the present invention. is there.
  • the integration result of the integrator 17c is converted into a digital signal by an A / D converter (not shown).
  • the detection signal D1 output from the photodetector 16 may be converted into a digital signal, and the processing of the detection device 17 may be performed by digital processing.
  • the control device 18 changes the polarity of the detection signal D2 by controlling the gain of the amplifier 17b provided in the detection device 17.
  • the amplifier 17b provided in the detection device 17 may be omitted, and a process corresponding to the polarity inversion of the detection signal D2 by the amplifier 17b may be performed by the arithmetic unit 18a.
  • the integrated value (v12) in FIG. 4 has the same polarity as the integrated value (v11). Therefore, if the amplifier 17b performs an operation of subtracting the integral value (v12) from the integral value (v11), a result similar to that of the above-described embodiment can be obtained.
  • the shift unit 13 is described as using an SSB modulator, but an intensity modulator may be used.
  • unit is used to indicate a component, unit, piece of hardware or piece of software that is programmed to perform a desired function.
  • Typical examples of hardware are devices and circuits, but are not limited thereto.

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Abstract

光ファイバ特性測定装置（１）は、周波数変調されたレーザ光を出力する光源部（１１）と、光源部から出力されたレーザ光を連続光（Ｌ１）及びパルス光（Ｌ２）として被測定光ファイバ（ＦＵＴ）の一端及び他端からそれぞれ入射させる入射部（１２、１３、１４、１５）と、被測定光ファイバから射出される光を検出して検出信号（Ｄ１）を出力する光検出部（１６）と、連続光及びパルス光に基づく散乱光が被測定光ファイバから射出され得る第１期間（Ｔ１）と、第１期間よりも短い期間であって散乱光が被測定光ファイバから射出され得ない第２期間（Ｔ２）との各々の期間において、所定の時間だけ検出信号を積分して得られる積分値に基づいて散乱光を検波する検波部（１７、１８ａ）と、を備える。

Description

光ファイバ特性測定装置及び光ファイバ特性測定方法
　本発明は、光ファイバ特性測定装置及び光ファイバ特性測定方法に関する。
　光ファイバ特性測定装置は、連続光又はパルス光を被測定光ファイバに入射させ、被測定光ファイバ内において生ずる散乱光又は反射光を受光して被測定光ファイバの長さ方向における温度分布、歪み分布、その他の特性を測定する装置である。この光ファイバ特性測定装置では、受光される散乱光又は反射光が被測定光ファイバに影響を及ぼす物理量（例えば、温度や歪み）に応じて変化するため、被測定光ファイバそのものがセンサとして用いられる。
　このような光ファイバ特性測定装置の１つに、ＢＯＣＤＡ（Brillouin Optical Correlation Domain Analysis）方式のものがある。このＢＯＣＤＡ方式の光ファイバ特性測定装置は、周波数変調された連続光（ポンプ光及びプローブ光）を被測定光ファイバの両端からそれぞれ入射させ、ポンプ光及びプローブ光の変調位相が一致する位置（相関ピークが現れる位置）において、プローブ光が誘導ブリルアン散乱（ＳＢＳ：Stimulated Brillouin Scattering）により増幅される性質を利用して被測定光ファイバの特性を測定する。
　ＢＯＣＤＡ方式の光ファイバ特性測定装置では、被測定光ファイバ内に相関ピークが１つのみ存在するように、ポンプ光及びプローブ光の変調周波数や遅延量が調整される。そして、ＢＯＣＤＡ方式の光ファイバ特性測定装置では、ポンプ光及びプローブ光の変調周波数を操作して被測定光ファイバ内における相関ピークの位置を移動させ、各位置で増幅されたプローブ光（以下、誘導ブリルアン散乱光という）を受光することで、被測定光ファイバの長さ方向における特性を測定している。
　ここで、ＢＯＣＤＡ方式の光ファイバ特性測定装置において、被測定光ファイバの長さが長くなると、ポンプ光及びプローブ光の変調周波数や遅延量を調整しても被測定光ファイバ内に複数の相関ピークが現れる場合がある。このような場合には、複数の相関ピークのうちの１つを選択し、選択した相関ピークが現れる位置における誘導ブリルアン散乱光のみが抽出され、他の相関ピークが現れる位置における誘導ブリルアン散乱光が抽出されないようにする必要がある。このような相関ピークを選択する手法のひとつとして、時間ゲート法と呼ばれる手法がある。
　以下の特許文献１，２には、時間ゲート法を用いる従来のＢＯＣＤＡ方式の光ファイバ特性測定装置が開示されている。この光ファイバ特性測定装置では、周波数変調された連続光（プローブ光）及びパルス光（ポンプ光）を被測定光ファイバの一端及び他端からそれぞれ入射させて、被測定光ファイバ内に現れる複数の相関ピークの各々の位置における誘導ブリルアン散乱光を異なるタイミングで発生させるようにしている。そして、誘導ブリルアン散乱光を受光するタイミングを調整することで、選択した相関ピークが現れる位置における誘導ブリルアン散乱光のみが抽出されるようにしている。
　また、以下の特許文献２に開示された光ファイバ特性測定装置は、被測定光ファイバから射出される光の検出信号を、所定の周期を有する同期信号を用いて同期検波することで、測定精度の悪化や安定性・再現性の悪化を招くことなく、空間分解能の向上及びコストの低減を図るようにしている。具体的には、（「ポンプ光が被測定光ファイバを往復するのに要する時間ｔｒｔ」＋「ポンプ光の幅（時間幅）ｔｐｗ」）×２の時間を周期とする同期信号を用いて同期検波するようにしている。
特許第３６０７９３０号公報 特許第５６５４８９１号公報
　ところで、上述した特許文献２に開示された光ファイバ特性測定装置では、所定の周期（（「ポンプ光が被測定光ファイバを往復するのに要する時間ｔｒｔ」＋「ポンプ光の時間幅ｔｐｗ」）×２の時間）を有する同期信号を用いて同期検波を行っている。このため、従来の光ファイバ特性測定装置では、１つのポンプ光を被測定光ファイバに入射させてから、上記の所定の周期が経過した後でなければ、次のポンプ光を被測定光ファイバに入射させることができない。このため、従来の光ファイバ特性測定装置では、被測定光ファイバの長さ方向の特性を広範囲に亘って測定しようとすると、測定に要する時間が大幅に長くなるという問題があった。
　また、ポンプ光が被測定光ファイバを往復するのに要する時間ｔｒｔは、被測定光ファイバの長さが長くなるにつれて長くなる。ここで、ポンプ光の時間幅ｔｐｗが、ポンプ光が被測定光ファイバを往復するのに要する時間ｔｒｔに比べて小さくなると、誘導ブリルアン散乱光の測定値が小さくなる。すると、誘導ブリルアン散乱光の測定値と雑音との比であるＳ／Ｎ比（信号対雑音比）が低下してしまい、測定精度が悪化するという問題もある。
　本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、従来よりも被測定光ファイバの特性の測定に要する時間を短縮することができ、且つ測定精度を向上させることができる光ファイバ特性測定装置及び光ファイバ特性測定方法を提供することを目的とする。
　上記課題を解決するために、本発明の一態様による光ファイバ特性測定装置は、周波数変調されたレーザ光を出力する光源部（１１）と、前記光源部から出力されたレーザ光を連続光（Ｌ１）及びパルス光（Ｌ２）として光ファイバ（ＦＵＴ）の一端及び他端からそれぞれ入射させる入射部（１２、１３、１４、１５）と、前記光ファイバから射出される光を検出して検出信号（Ｄ１）を出力する光検出部（１６）と、前記連続光及び前記パルス光に基づく散乱光が前記光ファイバから射出され得る第１期間（Ｔ１）と、前記第１期間よりも短い期間であって前記散乱光が前記光ファイバから射出され得ない第２期間（Ｔ２）との各々の期間において、所定の時間だけ前記検出信号を積分して得られる積分値に基づいて前記散乱光を検波する検波部（１７、１８ａ）と、を備える。
　また、本発明の一態様による光ファイバ特性測定装置は、前記検波部が、前記所定の時間を単位として前記検出信号の切り出しを行うタイミング調整器（１７ａ）と、前記所定の時間の間、前記タイミング調整器で切り出しが行われた前記検出信号の積分を行う積分器（１７ｃ）と、を備える。
　また、本発明の一態様による光ファイバ特性測定装置は、前記検波部が、前記積分器の積分値に対して予め定められた演算を行って前記散乱光を求める演算部（１８ａ）を備える。
　また、本発明の一態様による光ファイバ特性測定装置は、前記検波部が、前記第１期間及び前記第２期間の何れか一方の期間において、前記タイミング調整器で切り出された前記検出信号の極性を反転する極性反転部（１７ｂ）を備えており、前記演算部が、前記第１期間で得られた積分値と前記第２期間で得られた積分値とを加算して前記散乱光を求める。
　また、本発明の一態様による光ファイバ特性測定装置は、前記タイミング調整器が、前記第１期間において、複数の異なる時点から前記所定の時間を単位として前記検出信号の切り出しを行い、前記積分器が、前記タイミング調整器で切り出しが行われた前記検出信号の各々についての積分を個別に行う。
　また、本発明の一態様による光ファイバ特性測定装置は、前記第１期間が、前記パルス光が前記光ファイバに入射されてから、前記パルス光が前記光ファイバを往復するのに要する時間（ｔｒｔ）に前記パルス光の時間幅（ｔｐｗ）を加えた時間が経過するまでの間の期間である。
　また、本発明の一態様による光ファイバ特性測定装置は、前記第２期間が、前記第１期間の経過時点から、前記パルス光の時間幅が経過するまでの間の期間である。
　また、本発明の一態様による光ファイバ特性測定装置は、前記所定の時間が、前記パルス光の時間幅である。
　また、本発明の一態様による光ファイバ特性測定装置は、前記入射部が、前記連続光及び前記パルス光の何れか一方の光周波数をシフトさせるシフト部（１３）を備え、前記散乱光が、誘導ブリルアン散乱光である。
　また、本発明の一態様による光ファイバ特性測定装置は、前記シフト部が、マイクロ波を出力するマイクロ波発生器（１３ａ）と、前記マイクロ波発生器から出力された前記マイクロ波に応じて、前記連続光及び前記パルス光の何れか一方の前記光周波数をシフトさせる変調器（１３ｂ）と、を備える。
　また、本発明の一態様による光ファイバ特性測定方法は、光源部（１１）によって、周波数変調されたレーザ光を出力し、入射部（１２、１３、１４、１５）によって、前記光源部から出力されたレーザ光を連続光（Ｌ１）及びパルス光（Ｌ２）として光ファイバ（ＦＵＴ）の一端及び他端からそれぞれ入射させ、光検出部（１６）によって、前記光ファイバから射出される光を検出して検出信号（Ｄ１）を出力し、検波部（１７、１８ａ）によって、前記連続光及び前記パルス光に基づく散乱光が前記光ファイバから射出され得る第１期間（Ｔ１）と、前記第１期間よりも短い期間であって前記散乱光が前記光ファイバから射出され得ない第２期間（Ｔ２）との各々の期間において、所定の時間だけ前記検出信号を積分して得られる積分値に基づいて前記散乱光を検波する。
　また、本発明の一態様による光ファイバ特性測定方法において、前記検波部は、タイミング調整器（１７ａ）と、積分器（１７ｃ）とを備え、前記タイミング調整器によって、前記所定の時間を単位として前記検出信号の切り出しを行い、前記積分器によって、前記所定の時間の間、前記タイミング調整器で切り出しが行われた前記検出信号の積分を行う。
　また、本発明の一態様による光ファイバ特性測定方法において、前記検波部は、演算部（１８ａ）を更に備え、前記演算部によって、前記積分器の積分値に対して予め定められた演算を行って前記散乱光を求める。
　また、本発明の一態様による光ファイバ特性測定方法において、前記検波部は、極性反転部（１７ｂ）を更に備え、前記極性反転部によって、前記第１期間及び前記第２期間の何れか一方の期間において、前記タイミング調整器で切り出された前記検出信号の極性を反転し、前記演算部によって、前記第１期間で得られた積分値と前記第２期間で得られた積分値とを加算して前記散乱光を求める。
　また、本発明の一態様による光ファイバ特性測定方法において、前記タイミング調整器によって、前記第１期間において、複数の異なる時点から前記所定の時間を単位として前記検出信号の切り出しを行い、前記積分器によって、前記タイミング調整器で切り出しが行われた前記検出信号の各々についての積分を個別に行う。
　また、本発明の一態様による光ファイバ特性測定方法において、前記第１期間は、前記パルス光が前記光ファイバに入射されてから、前記パルス光が前記光ファイバを往復するのに要する時間（ｔｒｔ）に前記パルス光の時間幅（ｔｐｗ）を加えた時間が経過するまでの間の期間である。
　また、本発明の一態様による光ファイバ特性測定方法において、前記第２期間は、前記第１期間の経過時点から、前記パルス光の時間幅が経過するまでの間の期間である。
　また、本発明の一態様による光ファイバ特性測定方法において、前記所定の時間は、前記パルス光の時間幅である。
　また、本発明の一態様による光ファイバ特性測定方法において、前記入射部は、シフト部（１３）を備え、前記シフト部によって、前記連続光及び前記パルス光の何れか一方の光周波数をシフトさせ、前記散乱光は、誘導ブリルアン散乱光である。
　また、本発明の一態様による光ファイバ特性測定方法において、前記シフト部は、マイクロ波発生器（１３ａ）と、変調器（１３ｂ）とを更に備え、前記マイクロ波発生器によって、マイクロ波を出力し、前記変調器によって、前記マイクロ波発生器から出力された前記マイクロ波に応じて、前記連続光及び前記パルス光の何れか一方の前記光周波数をシフトさせる。
　本発明の更なる特徴及び態様は、添付図面を参照し、以下に述べる実施形態の詳細な説明から明らかとなるであろう。
　本発明によれば、従来よりも被測定光ファイバの特性の測定に要する時間を短縮することができ、且つ測定精度を向上させることができる、という効果が得られる。
本発明の第１実施形態による光ファイバ特性測定装置の要部構成を示すブロック図である。 本発明の第１実施形態による光ファイバ特性測定装置の動作例を示すフローチャートである。 ポンプ光の進行に伴って光ファイバ内に相関ピークが現れる様子を示す図である。 本発明の第１実施形態において、検波装置で行われる処理を説明するための図である。 本発明の第２実施形態において、検波装置で行われる処理を説明するための図である。 本発明の第３実施形態による光ファイバ特性測定装置の要部構成を示すブロック図である。
　以下、図面を参照して本発明の実施形態による光ファイバ特性測定装置及び光ファイバ特性測定方法について詳細に説明する。
〔第１実施形態〕
　〈光ファイバ特性測定装置の構成〉
　図１は、本発明の第１実施形態による光ファイバ特性測定装置の要部構成を示すブロック図である。図１に示す通り、本実施形態の光ファイバ特性測定装置１は、光源部１１、光分岐器１２（入射部）、光変調器１３（入射部、シフト部）、パルス変調器１４（入射部）、方向性結合器１５（入射部）、光検出器１６（光検出部）、検波装置１７（検波部）、及び制御装置１８を備えている。光ファイバ特性測定装置１は、被測定光ファイバＦＵＴの長さ方向における特性（例えば、温度分布や歪み分布等）を測定する。
　本実施形態の光ファイバ特性測定装置１は、被測定光ファイバＦＵＴの一端からプローブ光Ｌ１（連続光）を入射させるとともに、被測定光ファイバＦＵＴの他端からポンプ光Ｌ２（パルス光）を入射させて得られる散乱光に基づいて被測定光ファイバＦＵＴの特性を測定する、所謂ＢＯＣＤＡ方式の光ファイバ特性測定装置である。尚、上記のポンプ光Ｌ２は、周波数変調が与えられた連続光としてのレーザ光をパルス化した光である。また、上記の散乱光は、被測定光ファイバＦＵＴ内における誘導ブリルアン散乱現象の影響を受けた散乱光（誘導ブリルアン散乱光）である。
　光源部１１は、半導体レーザ１１ａ及び信号発生器１１ｂを備えており、制御装置１８の制御の下で、所定の変調周波数ｆｍで周波数変調されたレーザ光を射出する。ここで、半導体レーザ１１ａは、例えば、小型であり、且つ、スペクトル幅の狭いレーザ光を射出するＭＱＷ・ＤＦＢ・ＬＤ（Multi-Quantum Well・Distributed Feed-Back・Laser Diode）等であってよい。信号発生器１１ｂは、制御装置１８によって制御され、半導体レーザ１１ａから射出されるレーザ光を変調周波数ｆｍで周波数変調する正弦波信号（変調信号）を半導体レーザ１１ａに出力する。光分岐器１２は、光源部１１から射出されたレーザ光を、例えば１対１の強度比で２分岐する。
　光変調器１３は、マイクロ波発生器１３ａとＳＳＢ（Single Side Band：単側波帯）光変調器１３ｂとを備えている。光変調器１３は、制御装置１８の制御の下で、光分岐器１２で分岐された一方のレーザ光を変調して（光周波数シフトさせて）、レーザ光の中心周波数に対する側波帯（単側波帯）を発生させる。尚、本実施形態では、低周波側の単側帯波が光変調器１３から出力されるとする。
　マイクロ波発生器１３ａは、制御装置１８によって制御され、光分岐器１２で分岐された一方のレーザ光に与える周波数シフト分の周波数を有するマイクロ波を出力する。尚、マイクロ波発生器１３ａから出力されるマイクロ波の周波数は、制御装置１８の制御によって可変である。ＳＳＢ光変調器１３ｂは、入力光の中心周波数に対してマイクロ波発生器１３ａから出力されるマイクロ波の周波数に等しい周波数差を有する単側帯波を発生させる。光変調器１３で変調された光は、プローブ光Ｌ１（連続光）として被測定光ファイバＦＵＴの一端から被測定光ファイバＦＵＴ内に入射する。
　パルス変調器１４は、信号発生器１４ａと光強度変調器１４ｂとを備えている。パルス変調器１４は、制御装置１８の制御の下で、光分岐器１２で分岐された他方のレーザ光をパルス化してパルス光を生成する。信号発生器１４ａは、制御装置１８によって制御され、レーザ光をパルス化するタイミングを規定するタイミング信号を出力する。光強度変調器１４ｂは、例えばＥＯ（Electro-Optic：電気光学）スイッチであり、信号発生器１４ａから出力されるタイミング信号で規定されるタイミングで光分岐器１２からのレーザ光をパルス化する。
　ここで、パルス変調器１４は、例えば以下の（１）式で示される周期Ｔで、以下の（２）式で示されるパルス幅ｔｐｗを有するパルス光を生成する。但し、以下の（１），（２）式中のＬは被測定光ファイバＦＵＴの長さ（一端から他端までの長さ）であり、ｎは被測定光ファイバＦＵＴの屈折率であり、ｃは光速であり、ｄｍは被測定光ファイバＦＵＴ中で形成される相関ピークの間隔であり、ｆｍは光源部１１から射出されるレーザ光の変調周波数である。
　　Ｔ≧Ｔ１＋Ｔ２＝（２×Ｌ）／（ｃ／ｎ）＋２×ｔｐｗ　…（１）
　　ｔｐｗ＝（２×ｄｍ）／（ｃ／ｎ）＝１／ｆｍ　…（２）
　つまり、上記（１）式から、パルス変調器１４がパルス光を生成する周期Ｔは、少なくとも、パルス光が被測定光ファイバＦＵＴの一端と他端との間を往復するのに要する時間ｔｒｔにパルス光の時間幅ｔｐｗを加えた時間（期間Ｔ１）に、パルス光の時間幅ｔｐｗ（期間Ｔ２）を加えた時間に設定されている。
　方向性結合器１５は、パルス変調器１４から出力されるパルス化されたレーザ光をポンプ光Ｌ２（パルス光）として被測定光ファイバＦＵＴの他端から被測定光ファイバＦＵＴ内に入射させる。また、方向性結合器１５は、被測定光ファイバＦＵＴを伝播して被測定光ファイバＦＵＴの他端から射出されたプローブ光Ｌ１を含む光（検出光Ｌ１１）を光検出器１６に向けて射出する。尚、検出光Ｌ１１の強度は、被測定光ファイバＦＵＴ内で生ずる誘導ブリルアン散乱現象による影響を受ける。
　光検出器１６は、例えばアバランシェ・フォト・ダイオード等の高感度の受光素子を備えている。光検出器１６は、上記の検出光Ｌ１１（被測定光ファイバＦＵＴの他端から射出されて方向性結合器１５を介した光）を検出（受光）して検出信号Ｄ１を出力する。尚、図１においては、図示を簡略化しているが、光検出器１６は、上記の受光素子に加えて光波長フィルタを備えており、検出光Ｌ１１からプローブ光Ｌ１に関する低周波側の側波帯のみを選択してそのパワーを検出する。尚、本実施形態ではＳＳＢ光変調器１３ｂを用いているため、上記の光波長フィルタを省略してもよい。但し、光波長フィルタを設けることでコスト高にはなるが不要な周波数成分を抑圧できるため、測定精度をより向上させることができる。
　検波装置１７は、タイミング調整器１７ａ、増幅器１７ｂ（極性反転部）、及び積分器１７ｃを備えている。検波装置１７は、制御装置１８の制御の下で、光検出器１６から出力される検出信号Ｄ１の検波を行う。具体的に、検波装置１７は、プローブ光Ｌ１及びポンプ光Ｌ２に基づく散乱光（誘導ブリルアン散乱光）が被測定光ファイバＦＵＴから射出され得る期間Ｔ１（第１期間）と、期間Ｔ１よりも短い期間であって誘導ブリルアン散乱光が被測定光ファイバＦＵＴから射出され得ない期間Ｔ２（第２期間）との各々の期間において、所定の時間だけ検出信号Ｄ１を積分して積分値をそれぞれ求める。このような積分値を求めるのは、従来よりも被測定光ファイバＦＵＴの特性の測定に要する時間を短縮しつつ、測定精度を向上させるためである。
　ここで、上記の期間Ｔ１は、ポンプ光Ｌ２が被測定光ファイバＦＵＴに入射されてから、ポンプ光Ｌ２が被測定光ファイバＦＵＴを往復するのに要する時間ｔｒｔにポンプ光Ｌ２の時間幅（パルス幅ｔｐｗ）を加えた時間が経過するまでの間の期間である。また、上記の期間Ｔ２は、例えば、上記の期間Ｔ１の経過時点から、ポンプ光Ｌ２の時間幅に積分器１７ｃをリセットするのに要する時間を加えた時間が経過するまでの間の期間である。尚、積分器１７ｃをリセットするのに要する時間がポンプ光Ｌ２の時間幅よりも十分に短ければ、積分器１７ｃをリセットするのに要する時間を無視してもよい。また、検出信号Ｄ１を積分する所定の時間は、例えばポンプ光Ｌ２の時間幅に相当する時間である。以下、検出信号Ｄ１を積分する所定の時間を「単位積分時間」という。
　タイミング調整器１７ａは、例えばオン状態（検出信号Ｄ１を通過させる状態）とオフ状態（検出信号Ｄ１を遮断する状態）との切り替えを高速に行うことができる電気スイッチ（高速アナログスイッチ）で実現される。このタイミング調整器１７ａは、制御装置１８によって、オン状態及びオフ状態が制御され、所定の時間（例えば、上記の単位積分時間）を単位として検出信号Ｄ１の切り出しを行う。ここで、切り出しとは、時間的に連続する信号から必要な部分を抽出することを意味する。例えば、タイミング調整器１７ａは、上記の期間Ｔ１では、制御装置１８によって指定された時点から上記の単位積分時間が経過するまでオン状態にされる。また、タイミング調整器１７ａは、上記の期間Ｔ２では、開始時点から終了時点までの間（ポンプ光Ｌ２の時間幅の間）オン状態にされる。
　ここで、タイミング調整器１７ａは、数ｎｓｅｃ程度の時間間隔で検出信号Ｄ１を切り出すことが可能であり、低損失（例えば、１ｄＢ以下）であるものが望ましい。数ｎｓｅｃ程度の時間間隔での検出信号の切り出しが可能であれば、パルス光の時間幅ｔｐｗ（例えば、１００ｎｓ）を劣化させずに通すことができる。また、低損失であれば、Ｓ／Ｎ比が大幅に低下することがないため測定精度を向上させることができる。また、タイミング調整器１７ａとして電気スイッチを用いることにより、小型化及びコスト低減が可能であり、且つ、光スイッチのような偏波依存性を有しないため安定性や再現性の悪化を招くことがなく、更には－４０～＋８０℃程度の広い温度範囲での測定が可能になる。
　増幅器１７ｂは、制御装置１８の制御の下で、タイミング調整器１７ａを通過した検出信号Ｄ２（タイミング調整器１７ａで切り出しが行われた検出信号）を増幅する。例えば、増幅器１７ｂは、制御装置１８から出力される制御信号ＳＹ（図４参照）に基づいて、上記の期間Ｔ１で切り出しが行われた検出信号Ｄ２を利得「１」で増幅し（極性を反転せずにそのまま出力し）、上記の期間Ｔ２で切り出しが行われた検出信号Ｄ２を利得「－１」で増幅する（極性を反転して出力する）。尚、期間Ｔ１，Ｔ２で切り出しが行われた検出信号Ｄ２に対する上記の利得の極性は反対であっても良く、また利得の絶対値は「１」以外であっても良い。
　積分器１７ｃは、制御装置１８の制御の下で、増幅器１７ｂから出力される出力信号Ｓ１（タイミング調整器１７ａで切り出しが行われ、増幅器１７ｂで増幅された信号）の積分を行う。例えば、積分器１７ｃは、上記の期間Ｔ１では、制御装置１８によって指定された時点から上記の単位積分時間が経過するまで出力信号Ｓ１の積分を行う。また、積分器１７ｃは、上記の期間Ｔ２では、開始時点から終了時点までの間（ポンプ光Ｌ２の時間幅の間）出力信号Ｓ１の積分を行う。尚、積分器１７ｃは、制御装置１８の制御によってリセット可能である。尚、積分器１７ｃの積分結果は、不図示のＡ／Ｄ（アナログ／ディジタル）変換器でディジタル信号に変換されて制御装置１８に出力される。
　制御装置１８は、光ファイバ特性測定装置１の動作を統括して制御する。例えば、制御装置１８は、光源部１１に設けられた信号発生器１１ｂを制御して、光源部１１から出力される連続光の変調周波数ｆｍを変更させる。また、制御装置１８は、光変調器１３に設けられたマイクロ波発生器１３ａを制御し、プローブ光Ｌ１の側波帯（単側波帯）の周波数を変更させる。また、制御装置１８は、パルス変調器１４に設けられた信号発生器１４ａを制御し、光分岐器１２で分岐されたレーザ光をパルス化するタイミングを制御する。また、制御装置１８は、検波装置１７に設けられたタイミング調整器１７ａ、増幅器１７ｂ、及び積分器１７ｃを制御し、検出信号Ｄ１の切り出し、検出信号Ｄ２の極性、及び出力信号Ｓ１の積分を制御する。
　また、制御装置１８は、演算部１８ａ（検波部）を備える。演算部１８ａは、検波装置１７から出力される測定値Ｖ１（積分器１７ｃから出力される積分値）に対して、予め定められた演算を行って誘導ブリルアン散乱光を検波する。例えば、演算部１８ａは、期間Ｔ１で得られた測定値Ｖ１と、期間Ｔ２で得られた測定値Ｖ２とを加算して誘導ブリルアン散乱光を求める。尚、制御装置１８の演算部１８ａは、検波装置１７に設けられていても良い。
　〈光ファイバ特性測定装置の動作〉
　図２は、本発明の第１実施形態による光ファイバ特性測定装置の動作例を示すフローチャートである。尚、図２に示すフローチャートは、例えば光ファイバ特性測定装置１に対して測定開始の指示がなされることによって開始され、被測定光ファイバＦＵＴの特性を長さ方向に亘って測定する場合には一定の周期で繰り返される。図２に示すフローチャートの処理が繰り返される場合には、例えば前述した（１）式で示される周期Ｔで繰り返される。
　光ファイバ特性測定装置１に対して測定開始の指示がなされると、光ファイバ特性測定装置１は、図２に示すフローチャートの処理が開始する。まず、光ファイバ特性測定装置１の制御装置１８は、変調周波数を設定する（ステップＳ１１）。ここでは、予め設定された初期値が変調周波数ｆｍとして設定されるものとする。変調周波数ｆｍの設定が行われると、制御装置１８は、光源部１１に設けられた信号発生器１１ｂを制御し、信号発生器１１ｂから正弦波信号（変調信号）を出力させる。このような正弦波信号が半導体レーザ１１ａに入力されると、半導体レーザ１１ａは、変調周波数ｆｍで周波数変調された連続光としてのレーザ光を射出する。
　半導体レーザ１１ａから射出されたレーザ光は、光分岐器１２に入射する。光分岐器１２は、レーザ光を２分岐する。光分岐器１２で分岐された一方のレーザ光は、光変調器１３へ入射する。ＳＳＢ光変調器１３ｂは、光分岐器１２で分岐された一方のレーザ光を、マイクロ波発生器１３ａの出力する信号により変調する。これにより、レーザ光の中心周波数に対する側波帯（単側波帯）が発生する。光変調器１３で変調された光は、プローブ光Ｌ１として被測定光ファイバＦＵＴの一端から被測定光ファイバＦＵＴ内に入射する（ステップＳ１２）。
　これに対し、光分岐器１２で分岐された他方のレーザ光は、パルス変調器１４に入射する。光強度変調器１４ｂは、光分岐器１２で分岐された他方のレーザ光を強度変調することによりパルス化する。具体的には、前述した（２）式に示したパルス幅ｔｐｗを有するパルス光が生成される。このパルス光は、方向性結合器１５を介してポンプ光Ｌ２として被測定光ファイバＦＵＴの他端から被測定光ファイバＦＵＴ内に入射する（ステップＳ１３）。尚、図２では、理解を容易にするために、ステップＳ１２の後にステップＳ１３を図示しているが、これらステップＳ１２，Ｓ１３の処理は並列して行われる。
　変調周波数ｆｍで周波数変調された連続光としてのプローブ光Ｌ１とパルス光としてのポンプ光Ｌ２とが被測定光ファイバＦＵＴ内に入射すると、図３に示す通り、ポンプ光Ｌ２が被測定光ファイバＦＵＴ内を伝播するに伴って、被測定光ファイバＦＵＴ中の異なる位置に相関ピークＰ０～Ｐ４が現れる。図３は、ポンプ光の進行に伴って光ファイバ内に相関ピークが現れる様子を示す図である。
　尚、図３においては、図示の複雑化を避けるため５つの相関ピークＰ０～Ｐ４のみを図示している。また、図３に示す例では、ポンプ光Ｌ２が相関ピークＰ２付近を通過している様子を示している。図３において、破線で示した相関ピークＰ０，Ｐ１は過去に現れた相関ピークであり、相関ピークＰ３，Ｐ４はポンプ光Ｌ２の進行に伴ってこれから現れる相関ピークである。
　尚、相関ピークの間隔ｄｍは、以下の（３）式で表される。
　　ｄｍ＝（ｃ／ｎ）／（２×ｆｍ）　…（３）
　つまり、光源部１１における変調周波数ｆｍを変えれば、相関ピークの間隔ｄｍを変化させることができ、相関ピークＰ１～Ｐｎが現れる位置を移動させることができる。但し、プローブ光Ｌ１とポンプ光Ｌ２との光路差が０となる位置に現れる０次の相関ピークＰ０は変調周波数ｆｍを変化させても移動させることができない。このため、図３に示す通り、０次の相関ピークＰ０が現れる位置は被測定光ファイバＦＵＴの外部になるように設定されている。
　各相関ピークＰ１～Ｐ４の位置において、プローブ光Ｌ１は、ポンプ光Ｌ２によって誘導ブリルアン増幅による利得（ゲイン）を得る。相関ピークの位置で、ポンプ光Ｌ２とプローブ光Ｌ１との周波数差を変化させると、ブリルアン周波数シフトνＢを中心周波数とするローレンツ関数の形状をしたブリルアン・ゲイン・スペクトル（ＢＧＳ）と呼ばれるスペクトルが得られる。このブリルアン周波数シフトνＢは、被測定光ファイバＦＵＴの材質、温度、歪み等に依存して変化し、特に歪みと温度に対して線形的に変化することが知られている。このため、ブリルアン・ゲイン・スペクトルのピーク周波数を検出することで、被測定光ファイバＦＵＴの歪み量或いは温度を求めることができる。
　被測定光ファイバＦＵＴを介したプローブ光Ｌ１及び被測定光ファイバＦＵＴ内で発生した誘導ブリルアン散乱光は、被測定光ファイバＦＵＴの他端から射出された後に方向性結合器１５を介して検出光Ｌ１１として光検出器１６に入射する。そして、光検出器１６が備える不図示の光波長フィルタで低周波側の側波帯の光が選択されてその強度が検出され、その検出結果を示す検出信号Ｄ１が光検出器１６から出力される（ステップＳ１４）。光検出器１６から出力された検出信号Ｄ１は検波装置１７に入力される。
　図４は、本発明の第１実施形態において、検波装置で行われる処理を説明するための図である。尚、以下では説明を簡単にするため、ポンプ光Ｌ２が被測定光ファイバＦＵＴの他端に入射される周期Ｔは、前述した（１）式において、等号が成り立つ周期に設定されているものとする。つまり、周期Ｔは、ポンプ光Ｌ２が被測定光ファイバＦＵＴの一端と他端との間を往復するのに要する時間ｔｒｔにパルス光の時間幅ｔｐｗを加えた時間（期間Ｔ１）に、パルス光の時間幅ｔｐｗ（期間Ｔ２）を加えた時間に設定されているものとする。ここで、期間Ｔ１は、プローブ光Ｌ１及びポンプ光Ｌ２に基づく散乱光（誘導ブリルアン散乱光）が被測定光ファイバＦＵＴから射出され得る期間であり、期間Ｔ２は、期間Ｔ１よりも短い期間であって誘導ブリルアン散乱光が被測定光ファイバＦＵＴから射出され得ない期間である。
　期間Ｔ１においては、被測定光ファイバＦＵＴを介したプローブ光Ｌ１と被測定光ファイバＦＵＴ内で発生した誘導ブリルアン散乱光とが含まれる検出光Ｌ１１が光検出器１６に入射する。このため、図４に示す通り、光検出器１６からは誘導ブリルアン散乱光の影響を受けた検出信号Ｄ１が出力される。尚、図４においては、誘導ブリルアン散乱光の影響を受けた部分を黒帯で表現しており、符号Ｐ１～Ｐ４を付した部分は、図３中の相関ピークＰ１～Ｐ４の位置で発生した誘導ブリルアン散乱光の影響を受けた部分であることをそれぞれ示している。
　これに対し、期間Ｔ２においては、被測定光ファイバＦＵＴを介したプローブ光Ｌ１は含まれるが誘導ブリルアン散乱光が含まれない検出光Ｌ１１が光検出器１６に入射する。このため、図４に示す通り、光検出器１６からは誘導ブリルアン散乱光の影響を受けていない（黒帯が付されていない）検出信号Ｄ１が出力される。
　検出信号Ｄ１が検波装置１７に入力されると、まず、期間Ｔ１における検出信号を所定時間積分して積分値（第１積分値）を算出する処理が行われる（ステップＳ１５）。例えば、被測定光ファイバＦＵＴに対する測定点が、図３に示す相関ピークＰ２の位置に設定されているとする。すると、制御装置１８の制御によって、図４に示す通り、光検出器１６から出力される検出信号Ｄ１のうち、相関ピークＰ２の位置及びその近傍で発生した誘導ブリルアン散乱光の影響を受けた部分を通過させるようにタイミング調整器１７ａのオン状態・オフ状態が切り替えられる。これにより、タイミング調整器１７ａからは、図４に示す、単位積分時間を単位として切り出された検出信号Ｄ２が出力される。
　タイミング調整器１７ａから出力された検出信号Ｄ２は、増幅器１７ｂで増幅されて出力信号Ｓ１として出力される。例えば、検出信号Ｄ２は、図４に示す制御信号ＳＹに基づいて利得ａ１（例えば、利得「１」）で増幅され、出力信号Ｓ１として出力される。増幅器１７ｂから出力された出力信号Ｓ１は、積分器１７ｃによって積分される。例えば、出力信号Ｓ１は、その立ち上がり時点から立ち下がり時点まで（その立ち上がり時点から単位積分時間が経過するまで）積分される。積分器１７ｃの積分結果は、測定値Ｖ１として制御装置１８に出力される。尚、積分器１７ｃの積分結果が制御装置１８に出力されると、制御装置１８の制御によって積分器１７ｃはリセットされる。
　次に、期間Ｔ２における検出信号を所定時間積分して積分値（第２積分値）を算出する処理が行われる（ステップＳ１６）。例えば、制御装置１８の制御によって、図４に示す通り、上記の期間Ｔ１の経過時点からポンプ光Ｌ２の時間幅が経過するまでの間、タイミング調整器１７ａがオン状態とされる。これにより、タイミング調整器１７ａからは、図４に示す、単位積分時間を単位として切り出された検出信号Ｄ２が出力される。但し、ここで切り出された検出信号Ｄ２は、誘導ブリルアン散乱光の影響を受けていない（黒帯が付されていない）信号である点に注意されたい。
　タイミング調整器１７ａから出力された検出信号Ｄ２は、増幅器１７ｂで増幅されて出力信号Ｓ１として出力される。例えば、検出信号Ｄ２は、図４に示す制御信号ＳＹに基づいて利得ａ２（例えば、利得「－１」）で増幅され、出力信号Ｓ１として出力される。増幅器１７ｂから出力された出力信号Ｓ１は、積分器１７ｃによって積分される。例えば、出力信号Ｓ１は、その立ち上がり時点から立ち下がり時点まで（その立ち上がり時点から単位積分時間が経過するまで）積分される。積分器１７ｃの積分結果は、測定値Ｖ１として制御装置１８に出力される。尚、積分器１７ｃの積分結果が制御装置１８に出力されると、制御装置１８の制御によって積分器１７ｃはリセットされる。
　以上の処理が終了すると、制御装置１８の演算部１８ａは、ステップＳ１５で求められた積分値（第１積分値）とステップＳ１６で求められた積分値（第２積分値）とに基づいて、誘導ブリルアン散乱光を検波する（ステップＳ１７）。例えば、演算部１８ａは、ステップＳ１５で求められた積分値（ｖ１１）と、ステップＳ１６で求められた積分値（ｖ１２）とを加算する処理を行う。このような処理が行われることで、期間Ｔ１においてプローブ光Ｌ１のみを検出して得られた検出信号に相当する信号ｄ１１を積分して得られた値と、期間Ｔ２においてプローブ光Ｌ１のみを検出して得られた検出信号に相当する信号ｄ１２を積分して得られた値とが相殺されることとなる。これら信号ｄ１１，ｄ１２を積分して得られた値が相殺されることで、演算部１８ａで求められる値は、誘導ブリルアン散乱光のレベルを示すものとなる。
　制御装置１８の制御の下で、マイクロ波発生器１３ａから出力されるマイクロ波の周波数を掃引しながら以上の処理を繰り返すことで、相関ピークＰ２の位置でのブリルアン・ゲイン・スペクトルが求められる。そして、ブリルアン・ゲイン・スペクトルのピーク周波数を検出することで、相関ピークＰ２の位置での被測定光ファイバＦＵＴの特性（例えば、歪み量）等が求められる。また、制御装置１８は、変調周波数ｆｍとタイミング調整器１７ａの切り出しタイミング及び積分器１７ｃによる積分範囲を変更することによって、被測定光ファイバＦＵＴ内に設定する測定点の位置を変えつつ、以上説明した動作を繰り返す。これにより、光ファイバ特性測定装置１は、被測定光ファイバＦＵＴの長さ方向における特性を測定することができる。
　以上説明した通り、本実施形態の光ファイバ特性測定装置１は、周波数変調された連続光としてのプローブ光Ｌ１とパルス光としてのポンプ光Ｌ２とを被測定光ファイバＦＵＴの一端及び他端からそれぞれ入射させ、被測定光ファイバＦＵＴから射出される光を検出して検出信号を出力するようにしている。そして、本実施形態の光ファイバ特性測定装置１は、プローブ光Ｌ１及びポンプ光Ｌ２に基づく誘導ブリルアン散乱光が被測定光ファイバＦＵＴから射出され得る期間Ｔ１において、所定の時間だけ検出信号を積分して得られた第１積分値と、期間Ｔ１よりも短い期間であって誘導ブリルアン散乱光が被測定光ファイバＦＵＴから射出され得ない期間Ｔ２において、所定の時間だけ前記検出信号を積分して得られた第２積分値とに基づいて、誘導ブリルアン散乱光を検波するようにしている。
　これにより、従来よりも被測定光ファイバの特性の測定に要する時間を短縮することができ、且つ測定精度を向上させることができる。具体的に、従来は、１点の測定点の測定を行うために、（「ポンプ光Ｌ２が被測定光ファイバＦＵＴを往復するのに要する時間ｔｒｔ」＋「ポンプ光Ｌ２の幅（時間幅）ｔｐｗ」）×２の時間が必要であった。これに対し、本実施形態では、「ポンプ光Ｌ２が被測定光ファイバＦＵＴを往復するのに要する時間ｔｒｔ」＋（「ポンプ光Ｌ２の幅（時間幅）ｔｐｗ」）×２の時間で、１点の測定点の測定を行うことができる。
　尚、１点の測定点の測定を行うために、従来必要であった時間ｔ０と、本実施形態で必要な時間ｔ１とを、数式で表すと以下の通りである。
　　ｔ０＝（ｔｒｔ＋ｔｐｗ）×２
　　ｔ１＝ｔｒｔ＋ｔｐｗ×２
〔第２実施形態〕
　本実施形態の光ファイバ特性測定装置は、図１に示す光ファイバ特性測定装置１とほぼ同じ構成である。また、本実施形態の光ファイバ特性測定装置の動作は、図１に示す光ファイバ特性測定装置１の動作と概ね同様であり、基本的には図２に示すフローチャートに従って行われる。但し、本実施形態の光ファイバ特性装置と図１に示す光ファイバ特性測定装置１とは、検波装置１７及び制御装置１８で行われる動作が異なる。以下では、主に、検波装置１７及び制御装置１８で行われる動作について詳細に説明する。
　図５は、本発明の第２実施形態において、検波装置で行われる処理を説明するための図である。尚、説明を簡単にするために、光検出器１６から出力される検出信号Ｄ１は、第１実施形態と同じ信号であるとする。前述した第１実施形態では、ステップＳ１５の処理にて、１つの相関ピーク（例えば、相関ピークＰ２）の位置及びその近傍で発生した誘導ブリルアン散乱光の影響を受けた部分のみを切り出して積分して積分値（第１積分値）を１つのみ算出していた。これに対し、本実施形態では、ステップＳ１５の処理にて、複数の相関ピーク（図５に示す例では、相関ピークＰ２，Ｐ３）の位置及びその近傍で発生した誘導ブリルアン散乱光の影響を受けた部分を切り出し、切り出した部分を個別に積分して積分値（第１積分値）を複数算出している。
　具体的には、被測定光ファイバＦＵＴに対する測定点が、例えば図３に示す相関ピークＰ２，Ｐ３の位置に設定される。そして、制御装置１８の制御によって、図５に示す通り、光検出器１６から出力される検出信号Ｄ１のうち、相関ピークＰ２の位置及びその近傍で発生した誘導ブリルアン散乱光の影響を受けた部分を通過させ、その後に相関ピークＰ３の位置及びその近傍で発生した誘導ブリルアン散乱光の影響を受けた部分を通過させるようにタイミング調整器１７ａのオン状態・オフ状態が切り替えられる。これにより、タイミング調整器１７ａからは、図５に示す、単位積分時間を単位として複数の異なる時点から切り出された検出信号Ｄ２が出力される。
　タイミング調整器１７ａから出力された検出信号Ｄ２は、増幅器１７ｂで増幅されて出力信号Ｓ１として出力される。例えば、検出信号Ｄ２は、図５に示す制御信号ＳＹに基づいて利得ａ１（例えば、利得「１」）で増幅され、出力信号Ｓ１として出力される。増幅器１７ｂから出力された出力信号Ｓ１は、積分器１７ｃによって個別に積分される。例えば、出力信号Ｓ１のうち、相関ピークＰ２の位置及びその近傍で発生した誘導ブリルアン散乱光の影響を受けた部分と、相関ピークＰ３の位置及びその近傍で発生した誘導ブリルアン散乱光の影響を受けた部分とが、各々の立ち上がり時点から立ち下がり時点まで（各々の立ち上がり時点から単位積分時間が経過するまで）個別に積分される。尚、各々の積分結果は、測定値Ｖ１として制御装置１８に順次出力される。積分器１７ｃの積分結果が制御装置１８に出力される度に、積分器１７ｃは制御装置１８の制御によってリセットされる。
　次に、第１実施形態と同様に、期間Ｔ２における検出信号を所定時間積分して積分値（第２積分値）を算出する処理が行われる（ステップＳ１６）。尚、この処理は、第１実施形態と同様であるため説明を省略する。以上の処理が終了すると、ステップＳ１５で求められた積分値（第１積分値）とステップＳ１６で求められた積分値（第２積分値）とに基づいて、誘導ブリルアン散乱光を検波する処理が、制御装置１８の演算部１８ａで行われる（ステップＳ１７）。
　具体的には、ステップＳ１５で求められた積分値（ｖ２１）と、ステップＳ１６で求められた積分値（ｖ１２）とを加算する処理が行われるとともに、ステップＳ１５で求められた積分値（ｖ２２）と、ステップＳ１６で求められた積分値（ｖ１２）とを加算する処理が行われる。このような処理が行われることで、期間Ｔ１においてプローブ光Ｌ１のみを検出して得られた検出信号に相当する信号ｄ２１を積分して得られた値と、期間Ｔ２においてプローブ光Ｌ１のみを検出して得られた検出信号に相当する信号ｄ１２を積分して得られた値とが相殺される。また、期間Ｔ１においてプローブ光Ｌ１のみを検出して得られた検出信号に相当する信号ｄ２２を積分して得られた値と、期間Ｔ２においてプローブ光Ｌ１のみを検出して得られた検出信号に相当する信号ｄ１２を積分して得られた値とが相殺される。信号ｄ２１を積分して得られた値と、信号ｄ１２を積分して得られた値とが相殺されるとともに、信号ｄ２２を積分して得られた値と、信号ｄ１２を積分して得られた値とが相殺されることで、演算部１８ａで求められる値は、誘導ブリルアン散乱光のレベルを示すものとなる。
　制御装置１８の制御の下で、マイクロ波発生器１３ａから出力されるマイクロ波の周波数を掃引しながら以上の処理を繰り返すことで、相関ピークＰ２，Ｐ３の位置でのブリルアン・ゲイン・スペクトルが求められる。そして、ブリルアン・ゲイン・スペクトルのピーク周波数を検出することで、相関ピークＰ２，Ｐ３の位置での被測定光ファイバＦＵＴの特性（例えば、歪み量）等が求められる。また、制御装置１８は、変調周波数ｆｍとタイミング調整器１７ａの切り出しタイミング及び積分器１７ｃによる積分範囲を変更することによって、被測定光ファイバＦＵＴ内に設定する測定点の位置を変えつつ、以上説明した動作を繰り返す。これにより、光ファイバ特性測定装置１は、被測定光ファイバＦＵＴの長さ方向における特性を測定することができる。
　以上説明した通り、本実施形態の光ファイバ特性測定装置１は、プローブ光Ｌ１及びポンプ光Ｌ２に基づく誘導ブリルアン散乱光が被測定光ファイバＦＵＴから射出され得る期間Ｔ１において、複数の異なる時点における複数の第１積分値を求めるようにしている。そして、本実施形態の光ファイバ特性測定装置１は、複数の第１積分値と、期間Ｔ１よりも短い期間であって誘導ブリルアン散乱光が被測定光ファイバＦＵＴから射出され得ない期間Ｔ２において求められた第２積分値とに基づいて、誘導ブリルアン散乱光を検波するようにしている。これにより、第１実施形態よりも被測定光ファイバの特性の測定に要する時間を短縮することができる。例えば、期間Ｔ１において、Ｎ（Ｎは２以上の整数）個の第１積分値を求めるようにすると、第１実施形態よりも被測定光ファイバの特性の測定に要する時間を１／Ｎに短縮することができる。
〔第３実施形態〕
　図６は、本発明の第３実施形態による光ファイバ特性測定装置の要部構成を示すブロック図である。図６に示す通り、本実施形態の光ファイバ特性測定装置２は、図１に示す光ファイバ特性測定装置１が備える光変調器１３を、パルス変調器１４と方向性結合器１５との間に設けた構成である。
　図１に示す光ファイバ特性測定装置１は、被測定光ファイバＦＵＴの一端から入射させるプローブ光Ｌ１に単側帯波を発生させるものであった。これに対し、本実施形態の光ファイバ特性測定装置２は、被測定光ファイバＦＵＴの他端から入射させるポンプ光Ｌ２に単側帯波を発生させる。本実施形態では、高周波側の単側帯波を光変調器１３から出力されるようにするものとする。尚、光変調器１３は、光分岐器１２とパルス変調器１４との間に設けられていても良い。
　図１に示す光ファイバ特性測定装置１においては、光分岐器１２で分岐されたプローブ光Ｌ１の光路上に光変調器１３が設けられ、光分岐器１２で分岐されたポンプ光Ｌ２の光路にパルス変調器１４が設けられていた。このため、図１に示す光ファイバ特性測定装置１では、光変調器１３及びパルス変調器１４による光損失を補償するため、それぞれの光路上に光増幅器が必要になる場合があった。これに対し、本実施形態の光ファイバ特性測定装置２においては、光分岐器１２で分岐されたポンプ光Ｌ２の光路にパルス変調器１４及び光変調器１３が設けられており、プローブ光Ｌ１の光路上には光変調器１３が設けられていない。このため、本実施形態の光ファイバ特性測定装置２では、光変調器１３によるプローブ光Ｌ１の光損失が生じないことから、光源部１１から出力されるレーザ光のパワーが十分あれば、プローブ光Ｌ１の光路上に光増幅器を必要としない低コストな構成を実現することができる。
　以上、本発明の実施形態による光ファイバ特性測定装置及び光ファイバ特性測定方法について説明したが、本発明は上記実施形態に制限される訳ではなく、本発明の範囲内で自由に変更が可能である。例えば、上述した実施形態では、積分器１７ｃの積分結果を不図示のＡ／Ｄ変換器でディジタル信号に変換する例について説明した。しかしながら、光検出器１６から出力される検出信号Ｄ１をディジタル信号に変換してしまい、検波装置１７の処理をディジタル処理で行うようにしても良い。
　また、上記実施形態では、制御装置１８が、検波装置１７に設けられた増幅器１７ｂの利得を制御することによって、検出信号Ｄ２の極性を変える例について説明した。しかしながら、検波装置１７に設けられた増幅器１７ｂを省略し、増幅器１７ｂによる検出信号Ｄ２の極性反転に相当する処理を演算部１８ａで行うようにしても良い。例えば、増幅器１７ｂが省略されると、図４中の積分値（ｖ１２）は、積分値（ｖ１１）と同じ極性になる。このため、増幅器１７ｂが、積分値（ｖ１１）から積分値（ｖ１２）を減算する演算を行えば、上述した実施形態と同様の結果が得られる。また上記実施形態では、シフト部１３にＳＳＢ変調器を用いるものとして説明したが、強度変調器を用いるようにしてもよい。
　本明細書において「前、後ろ、上、下、右、左、垂直、水平、縦、横、行および列」などの方向を示す言葉は、本発明の装置におけるこれらの方向について言及する。従って、本発明の明細書におけるこれらの言葉は、本発明の装置において相対的に解釈されるべきである。
　「構成される」という言葉は、本発明の機能を実行するために構成され、または装置の構成、要素、部分を示すために使われる。
　さらに、クレームにおいて「ミーンズ・プラス・ファンクション」として表現されている言葉は、本発明に含まれる機能を実行するために利用することができるあらゆる構造を含むべきものである。
　「ユニット」という言葉は、構成要素、ユニット、ハードウェアや所望の機能を実行するためにプログラミングされたソフトウェアの一部分を示すために用いられる。ハードウェアの典型例はデバイスや回路であるが、これらに限られない。
　以上、本発明の好ましい実施例を説明したが、本発明はこれら実施例に限定されることはない。本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、構成の付加、省略、置換、およびその他の変更が可能である。本発明は前述した説明によって限定されることはなく、添付のクレームの範囲によってのみ限定される。
　１１　　　　　光源部
　１２　　　　　光分岐器
　１３　　　　　光変調器
　１４　　　　　パルス変調器
　１５　　　　　方向性結合器
　１６　　　　　光検出器
　１７　　　　　検波装置
　１７ａ　　　　タイミング調整器
　１７ｂ　　　　増幅器
　１７ｃ　　　　積分器
　１８ａ　　　　演算部
　Ｄ１　　　　　検出信号
　ＦＵＴ　　　　被測定光ファイバ
　Ｌ１　　　　　プローブ光
　Ｌ２　　　　　ポンプ光
　Ｔ１，Ｔ２　　期間

Claims (20)

  1. 　周波数変調されたレーザ光を出力する光源部と、
    　前記光源部から出力されたレーザ光を連続光及びパルス光として光ファイバの一端及び他端からそれぞれ入射させる入射部と、
    　前記光ファイバから射出される光を検出して検出信号を出力する光検出部と、
    　前記連続光及び前記パルス光に基づく散乱光が前記光ファイバから射出され得る第１期間と、前記第１期間よりも短い期間であって前記散乱光が前記光ファイバから射出され得ない第２期間との各々の期間において、所定の時間だけ前記検出信号を積分して得られる積分値に基づいて前記散乱光を検波する検波部と、
    　を備える光ファイバ特性測定装置。
  2. 　前記検波部は、前記所定の時間を単位として前記検出信号の切り出しを行うタイミング調整器と、
    　前記所定の時間の間、前記タイミング調整器で切り出しが行われた前記検出信号の積分を行う積分器と、
    　を備える請求項１記載の光ファイバ特性測定装置。
  3. 　前記検波部は、前記積分器の積分値に対して予め定められた演算を行って前記散乱光を求める演算部を備える請求項２記載の光ファイバ特性測定装置。
  4. 　前記検波部は、前記第１期間及び前記第２期間の何れか一方の期間において、前記タイミング調整器で切り出された前記検出信号の極性を反転する極性反転部を備えており、
    　前記演算部は、前記第１期間で得られた積分値と前記第２期間で得られた積分値とを加算して前記散乱光を求める、
    　請求項３記載の光ファイバ特性測定装置。
  5. 　前記タイミング調整器は、前記第１期間において、複数の異なる時点から前記所定の時間を単位として前記検出信号の切り出しを行い、
    　前記積分器は、前記タイミング調整器で切り出しが行われた前記検出信号の各々についての積分を個別に行う、
    　請求項２から請求項４の何れか一項に記載の光ファイバ特性測定装置。
  6. 　前記第１期間は、前記パルス光が前記光ファイバに入射されてから、前記パルス光が前記光ファイバを往復するのに要する時間に前記パルス光の時間幅を加えた時間が経過するまでの間の期間である、請求項１から請求項５の何れか一項に記載の光ファイバ特性測定装置。
  7. 　前記第２期間は、前記第１期間の経過時点から、前記パルス光の時間幅が経過するまでの間の期間である、請求項１から請求項６の何れか一項に記載の光ファイバ特性測定装置。
  8. 　前記所定の時間は、前記パルス光の時間幅である、請求項１から請求項７の何れか一項に記載の光ファイバ特性測定装置。
  9. 　前記入射部は、前記連続光及び前記パルス光の何れか一方の光周波数をシフトさせるシフト部を備え、
    　前記散乱光は、誘導ブリルアン散乱光である、
    　請求項１から請求項８の何れか一項に記載の光ファイバ特性測定装置。
  10. 　前記シフト部は、
    　マイクロ波を出力するマイクロ波発生器と、
    　前記マイクロ波発生器から出力された前記マイクロ波に応じて、前記連続光及び前記パルス光の何れか一方の前記光周波数をシフトさせる変調器と、を備える、
    　請求項９記載の光ファイバ特性測定装置。

  11. 　光源部によって、周波数変調されたレーザ光を出力し、
    　入射部によって、前記光源部から出力されたレーザ光を連続光及びパルス光として光ファイバの一端及び他端からそれぞれ入射させ、
    　光検出部によって、前記光ファイバから射出される光を検出して検出信号を出力し、
    　検波部によって、前記連続光及び前記パルス光に基づく散乱光が前記光ファイバから射出され得る第１期間と、前記第１期間よりも短い期間であって前記散乱光が前記光ファイバから射出され得ない第２期間との各々の期間において、所定の時間だけ前記検出信号を積分して得られる積分値に基づいて前記散乱光を検波する、
    　光ファイバ特性測定方法。
  12. 　前記検波部は、タイミング調整器と、積分器とを備え、
    　前記タイミング調整器によって、前記所定の時間を単位として前記検出信号の切り出しを行い、
    　前記積分器によって、前記所定の時間の間、前記タイミング調整器で切り出しが行われた前記検出信号の積分を行う、
    　請求項１１記載の光ファイバ特性測定方法。
  13. 　前記検波部は、演算部を更に備え、
    　前記演算部によって、前記積分器の積分値に対して予め定められた演算を行って前記散乱光を求める、
    　請求項１２記載の光ファイバ特性測定方法。
  14. 　前記検波部は、極性反転部を更に備え、
    　前記極性反転部によって、前記第１期間及び前記第２期間の何れか一方の期間において、前記タイミング調整器で切り出された前記検出信号の極性を反転し、
    　前記演算部によって、前記第１期間で得られた積分値と前記第２期間で得られた積分値とを加算して前記散乱光を求める、
    　請求項１３記載の光ファイバ特性測定方法。
  15. 　前記タイミング調整器によって、前記第１期間において、複数の異なる時点から前記所定の時間を単位として前記検出信号の切り出しを行い、
    　前記積分器によって、前記タイミング調整器で切り出しが行われた前記検出信号の各々についての積分を個別に行う、
    　請求項１２から請求項１４の何れか一項に記載の光ファイバ特性測定方法。
  16. 　前記第１期間は、前記パルス光が前記光ファイバに入射されてから、前記パルス光が前記光ファイバを往復するのに要する時間に前記パルス光の時間幅を加えた時間が経過するまでの間の期間である、請求項１１から請求項１５の何れか一項に記載の光ファイバ特性測定方法。
  17. 　前記第２期間は、前記第１期間の経過時点から、前記パルス光の時間幅が経過するまでの間の期間である、請求項１１から請求項１６の何れか一項に記載の光ファイバ特性測定方法。
  18. 　前記所定の時間は、前記パルス光の時間幅である、請求項１１から請求項１７の何れか一項に記載の光ファイバ特性測定方法。
  19. 　前記入射部は、シフト部を備え、
    　前記シフト部によって、前記連続光及び前記パルス光の何れか一方の光周波数をシフトさせ、
    　前記散乱光は、誘導ブリルアン散乱光である、
    　請求項１１から請求項１８の何れか一項に記載の光ファイバ特性測定方法。
  20. 　前記シフト部は、マイクロ波発生器と、変調器とを更に備え
    　前記マイクロ波発生器によって、マイクロ波を出力し、
    　前記変調器によって、前記マイクロ波発生器から出力された前記マイクロ波に応じて、前記連続光及び前記パルス光の何れか一方の前記光周波数をシフトさせる、
    　請求項１９記載の光ファイバ特性測定方法。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024080104A1 (ja) * 2022-10-13 2024-04-18 横河電機株式会社 光ファイバ特性測定装置及び光ファイバ特性測定方法

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3879234A1 (en) * 2020-03-11 2021-09-15 Nexans Method and system for determining deformation in a cable
JP2023019510A (ja) 2021-07-29 2023-02-09 横河電機株式会社 光ファイバ特性測定システム
JP2024004749A (ja) * 2022-06-29 2024-01-17 横河電機株式会社 信号検出装置及び光ファイバ特性測定装置

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS607930B2 (ja) 1982-02-13 1985-02-28 日本染色機械株式曾社 濾過装置用ケ−キ排出装置
JPH06109589A (ja) * 1992-09-30 1994-04-19 Anritsu Corp 光パルス試験器
US20060146337A1 (en) * 2003-02-03 2006-07-06 Hartog Arthur H Interferometric method and apparatus for measuring physical parameters
WO2008084637A1 (ja) * 2007-01-10 2008-07-17 Sumitomo Electric Industries, Ltd. 対象物の温度分布測定方法及びセンサユニット
JP2012159387A (ja) * 2011-01-31 2012-08-23 Univ Of Tokyo 光ファイバ特性測定装置及び方法
KR101358942B1 (ko) * 2012-09-13 2014-02-07 한국과학기술연구원 분포형 광섬유 센서 및 분포형 광섬유 센서의 공간 분해능 향상 방법

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07122603B2 (ja) * 1988-09-19 1995-12-25 株式会社フジクラ 光ファイバの歪測定方法及び歪測定装置
JP3607930B2 (ja) 2001-07-02 2005-01-05 和夫 保立 光ファイバ特性測定装置及び方法
JP4761258B2 (ja) * 2006-01-27 2011-08-31 国立大学法人 東京大学 光ファイバ特性測定装置及び光ファイバ特性測定方法
JP5122120B2 (ja) * 2006-12-13 2013-01-16 横河電機株式会社 光ファイバ特性測定装置
JP5043714B2 (ja) * 2008-02-21 2012-10-10 和夫 保立 光ファイバ特性測定装置及び方法
JP6288013B2 (ja) * 2015-09-07 2018-03-07 横河電機株式会社 光ファイバ特性測定装置

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS607930B2 (ja) 1982-02-13 1985-02-28 日本染色機械株式曾社 濾過装置用ケ−キ排出装置
JPH06109589A (ja) * 1992-09-30 1994-04-19 Anritsu Corp 光パルス試験器
US20060146337A1 (en) * 2003-02-03 2006-07-06 Hartog Arthur H Interferometric method and apparatus for measuring physical parameters
WO2008084637A1 (ja) * 2007-01-10 2008-07-17 Sumitomo Electric Industries, Ltd. 対象物の温度分布測定方法及びセンサユニット
JP2012159387A (ja) * 2011-01-31 2012-08-23 Univ Of Tokyo 光ファイバ特性測定装置及び方法
JP5654891B2 (ja) 2011-01-31 2015-01-14 国立大学法人 東京大学 光ファイバ特性測定装置及び方法
KR101358942B1 (ko) * 2012-09-13 2014-02-07 한국과학기술연구원 분포형 광섬유 센서 및 분포형 광섬유 센서의 공간 분해능 향상 방법

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
WASHIYAMA, K.; KISHI, M.; HE, Z.; HOTATE, K.: "High Speed BOCDA Measurement of Strain Distribution Using Longitudinal Sweep Method", IEICE GENERAL CONFERENCE, 21 March 2013 (2013-03-21), pages 223, XP009526220, ISSN: 1349-1369 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024080104A1 (ja) * 2022-10-13 2024-04-18 横河電機株式会社 光ファイバ特性測定装置及び光ファイバ特性測定方法

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