WO2021260757A1 - 歪変化計測装置及び歪変化計測方法 - Google Patents

歪変化計測装置及び歪変化計測方法 Download PDF

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light
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scattered light
optical fiber
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佳史 脇坂
槙悟 大野
大輔 飯田
博之 押田
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日本電信電話株式会社
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    • G01M11/3172—Reflectometers detecting the back-scattered light in the frequency-domain, e.g. OFDR, FMCW, heterodyne detection

Definitions

  • the present disclosure relates to an apparatus and a method for measuring a change in strain of a branched optical fiber.
  • OTDR optical time domain reflectometer
  • OFDR Optical Frequency Domain Reflectometer
  • an incident pulse is incident on the optical fiber to be measured at a certain time and the scattered light is completely returned to the incident end, and then the next incident pulse is immediately incident on the optical fiber to be measured and measured at another time. Therefore, it is possible to measure distortion at a high sampling rate.
  • Non-Patent Documents 5 and 6 a method of measuring quasi-static distortion and low-frequency vibration by the frequency scanning OTDR method has also been proposed (see, for example, Non-Patent Documents 5 and 6).
  • pulsed light is incident on the optical fiber to be measured while scanning the optical frequency, and the intensity of Rayleigh scattered scattered light is measured.
  • the Rayleigh scattered light power spectrum is measured by scanning a sufficient optical frequency range with sufficient fineness to achieve the desired vibration detection sensitivity, etc., and the spectrum shift to distortion as in the case of the OFDR method.
  • Information such as is quantitatively measured in a distributed manner.
  • the OTDR method, OFDR method, and frequency scanning OTDR method all require that the optical fiber to be measured is not branched by an optical coupler regardless of the specific implementation method.
  • the optical fiber to be measured is branched by an optical coupler, if the OTDR method, OFDR method, or frequency scanning OTDR method is used as it is, the scattered light scattered from each optical fiber at the lower part of the branch overlaps with each other. It is not possible to measure the strain of each optical fiber at the bottom of the branch.
  • Patent Document 1 proposes a method for enabling vibration distribution measurement.
  • Patent Document 1 focuses on measuring the fluctuation of the optical loss at the lower part of the branch, but by using the proposed method of Patent Document 1 as it is, it is possible to measure the strain change due to vibration or the like.
  • the method proposed in Patent Document 1 uses a configuration in which a reflecting element that reflects light of the wavelength of the test light exists at the tip of each branched optical fiber, and ordinary scattering that can be detected without the reflecting element is used.
  • a normal signal the light signal
  • the signal detected by the propagating backward scattered light being further reflected by the reflecting element and propagating toward the incident end (hereinafter referred to as ghost signal) is added, and the total signal (hereinafter referred to as total signal) is added. ) Is used.
  • the distance from the incident end of the branched optical fiber #n to the reflecting element is L # n.
  • the ghost signal scattered at a distance z from the incident end of the branched optical fiber #n can be regarded as a normal signal scattered at a position 2L # nz from the incident end. Therefore, if the scattered light power spectrum at each point of the total signal is calculated in the same manner as the means for obtaining the scattered light power spectrum at each point in the case of only a normal signal, the position at the distance z from the calculated incident end is calculated.
  • the scattered light power spectrum in is the apparent distance from the calculated incident end when the optical fiber is not vibrated during the propagation of the test light and the state such as the distance between the scattering bodies does not change. It becomes the same as the scattered light power spectrum at the position of 2L # nz.
  • the apparent distance 2L # nz is also different, so that scattering is performed at the position of the distance z measured at the reference time.
  • the cross-correlation value is maximized by the waveform obtained by shifting the scattered light power spectrum in the frequency axis direction at the position of the apparent distance of 2 L # nz from the incident end measured at the monitor time with respect to the optical power spectrum. If the shift amount is calculated in this way, the optical loss fluctuation can be measured from the cross-correlation value in the shift amount, and since the shift amount is proportional to the change in temperature and strain state, the temperature and strain at the monitor time Changes in the state with respect to the reference time can also be measured quantitatively. Therefore, it is possible to measure vibration, which is a dynamic strain change.
  • Patent Document 1 in order to measure the Rayleigh scattered light power spectrum, the OFDR method and the frequency scanning OTDR method are used as the base technology. However, in the strain measurement by the OFDR method, it is difficult to perform a desired frequency sweep at high speed as described in Non-Patent Document 7.
  • the test light propagates from the moment the frequency-swept test light is incident, and along with the propagation, at the position farthest from the incident end including the apparent point.
  • the beat signal between the scattered light and the reference light is measured over a sufficiently longer time than the time required for the generated scattered light to reach the incident end, and then the next frequency sweep light is incident. Since it is necessary to repeat the measurement for only the time of, and to sample the vibration, the sampling rate at the time of strain measurement is limited, and it is generally difficult to realize the sampling rate above the order of kilohertz. There is.
  • Non-Patent Document 6 it is necessary to set the fineness of the optical frequency scan to be very small in order to measure the spectrum, and the scanned pulses are one. Compared to the usual OTDR strain measurement technology, it requires incident and measurement in order, such as incident the eye from the incident end and incident the scattered light and then the second incident. It is necessary to slow down the sampling rate, which is a major drawback especially in the measurement of long-distance fibers.
  • the object of the present disclosure is to measure the distribution of strain changes applied to each core wire after branching at a high sampling rate.
  • the strain change measuring device of the present disclosure is At the reference time, the first chirp pulsed light having a chirp whose frequency changes linearly with time is incident on the optical fiber to be measured branched by the coupler, and the first scattering with respect to the first chirp pulsed light. Get the light signal, At each monitor time, a second chirp pulse light obtained by inverting the chirp with the first chirp pulse light on the time axis is incident on the optical fiber to be measured, and the second scattered light with respect to the second chirp pulse light is emitted.
  • the strain change measurement method of the present disclosure is described.
  • the strain change measuring device incidents the first chirp pulsed light having a chirp whose frequency changes linearly with time on the optical fiber to be measured branched by the coupler, and the first chirp pulsed light with respect to the first chirp pulsed light.
  • Get the signal of scattered light The strain change measuring device incidents the second chirp pulse light, in which the chirp is inverted on the time axis with the first chirp pulse light, onto the optical fiber to be measured, and the second scattered light with respect to the second chirp pulse light.
  • the strain change measuring device finds the shift amount that maximizes the correlation between the waveform obtained by inverting the signal of the first scattered light on the time axis and further shifting it and the waveform of the signal of the second scattered light.
  • the change in the amount of strain in the optical fiber to be measured is calculated using the amount of shift.
  • An example of the system configuration of the present disclosure is shown.
  • the outline of the strain change measuring method which concerns on this disclosure is shown.
  • the state of the chirp at the time of reference is shown.
  • the state of the chirp at the time of monitoring is shown.
  • An example of the OTDR waveform when the incident pulse S0 is scattered by the scatterer S4 in the target section S2 before reaching the reflection end S3 of the optical fiber S1 to be measured is shown.
  • An example of a system configuration using a coherent detection configuration is shown.
  • a light pulse with a chirp whose instantaneous frequency increases linearly with time, and a light with a chirp that has the same optical frequency range as the pulse but has the positive and negative of the chirp tilt reversed Using two types of pulses as incident light, one type of light pulse is incident at a certain time A to measure the OTDR waveform, and the other type of light pulse is incident at a certain time B to acquire the OTDR waveform. do. Then, the waveform obtained by inverting the OTDR waveform obtained at time A with respect to the time axis maximizes the correlation with the OTDR waveform obtained at time B in a predetermined section having a spread of about spatial resolution. Further, the time axis is further shifted, and the change in the amount of strain applied to the predetermined section from time A to time B is calculated from the shift amount.
  • the relationship between the measurement distance of the OTDR method and the sampling rate is established as it is, so that it is possible to measure the strain change at a high sampling rate.
  • the distribution measurement of the vibration applied to each core wire after the coupler branch is high. It can be carried out at the sampling rate. For example, considering the case of constructing a sensing network by arranging optical fibers in a plane, if a failure such as disconnection occurs in the middle of constructing a network without branching, all points after that point will be used. Although sensing becomes impossible, it is possible to have a redundancy function if a network with a branch configuration using a coupler is used, and a method for measuring strain changes in a sensing network with such a branch configuration is provided. ..
  • the incident ends of a plurality of sensing networks covering different areas are connected to a plurality of output sides of an optical coupler having one input and a plurality of outputs, and the output end of one optical measuring instrument is connected to the one input side of the optical coupler.
  • a branch configuration using an optical coupler which is an optical passive element is used.
  • the Passive Optical Network (PON) system that uses is the main point in the PON system because the coupler itself is inexpensive, does not require power supply, is small, and the optical fiber in the front part branched by the coupler can be shared. Since a reflection filter that cuts wavelengths other than communication light is generally installed in front of each service user ONU, high sampling of distributed vibration measurement of each optical fiber after optical coupler branching in those PON systems is performed.
  • the present invention can also be used as a method performed at a rate.
  • the strain change measuring device includes a laser 1, a modulator 2, a circulator 3, a photodiode 7, an AD board 8, and a computer 9.
  • the strain change measuring device is connected to the optical fiber 4 to be measured.
  • Continuous light is emitted from the laser 1, shaped into pulsed light charmed by the modulator 2, and incident on the optical fiber 4 to be measured via the circulator 3.
  • the optical fiber 4 to be measured is N-branched into a branched optical fiber having a core wire number from # 1 to #N by an optical coupler 5.
  • a reflecting element 6 is installed near the far end of each core wire to reflect the chirped pulse light.
  • the distance from the incident end to the reflecting element 6 of each branched optical fiber is designed so as to satisfy each other so as to satisfy the condition that the spatial resolution is larger than the spatial resolution determined by the pulse width of the pulsed light, or the existing one.
  • the backscattered light generated as the chapter pulsed light propagates through the optical fiber 4 to be measured is detected by the photodiode 7 via the circulator 3.
  • the signal of the scattered light photoelectrically converted by the photodiode 7 is digitized by the AD board 8 and transmitted to the computer 9.
  • the signal transmitted to the computer 9 is temporarily stored in the storage unit 10.
  • the calculation unit 11 calculates the time change of the amount of strain applied to each core wire of the optical fiber 4 to be measured.
  • the proposed method is specifically configured to include procedures S111 to S113.
  • procedure S111 at the reference time, a chirp pulse light having a chirp whose instantaneous frequency changes linearly with time is incident on the optical fiber to be measured, and the signal I ref of the scattered light is acquired and stored in the storage unit 10. do.
  • procedure S112 at the monitor time, the chirp pulse light whose chirp is inverted from that of the procedure S111 is incident on the optical fiber to be measured, and the signal Ip of the scattered light is acquired and stored in the storage unit 10. Repeat procedure S112 at a plurality of monitor times for which distortion changes are desired to be tracked.
  • step S113 in the calculation unit 11, the waveform obtained by inverting the I ref acquired at the reference time on the time axis and further shifting the waveform maximizes the correlation with the I p waveform acquired at each monitor time.
  • the shift amount with respect to the inverted I ref is calculated, and the distortion amount change from the reference time to each monitor time is calculated using the calculated shift amount.
  • FIG. 2 summarizes these procedures.
  • rect (x) is a function that takes a value of 1, 0> x for 0 ⁇ x ⁇ 1 and 0 for 1 ⁇ x.
  • j be the imaginary unit.
  • ⁇ p is the optical pulse width, and the instantaneous frequency is designed to change linearly from ⁇ 0 to ( ⁇ 0 ⁇ ⁇ ⁇ p ) as t elapses from 0 to ⁇ p.
  • FIG. 3 shows the state of the chirp.
  • equation (1) represents the time change of the complex amplitude of the electric field of the incident pulse at the incident end, where z is the distance from the incident end, the electric field at any position of the incident pulse propagating in the positive direction of z.
  • the time change of the complex amplitude is given by the equation (S0).
  • the equation (S0) does not consider the superposition with the test light traveling in the negative direction of z after being reflected by the reflecting element and the superposition with the scattered light.
  • Let c be the speed of light in the optical fiber.
  • Equation (2) deals only with the light scattered from the scatterer in the section where the distance z from the incident end is D ⁇ z ⁇ (D + ⁇ p C / 2), but in reality it is scattered from the scatterer in another section. Since there is also the emitted light, the sum of the scattered light from all the scatterers becomes a continuous waveform in the horizontal axis time direction like a normal OTDR waveform without using a charp pulse.
  • the notation method of the convolution integral the notation method of (S2) shall also be used.
  • the notation method on the left side of the formula (S2) is used.
  • the signal Iref that receives and outputs the scattered light described in the above equation (2) by the photodiode is actually the sum of the scattered light from each branched optical fiber, and is the impulse response h (t) of the photodiode.
  • T is given by Eq. (3) using a proportionality coefficient A that does not depend on t.
  • the essence of the following principle explanation does not change regardless of whether or not the time required for the scattered light at the incident end to further propagate to the photodiode 7 via the circulator is considered. It is considered to be zero. In the following discussions, the required time will be ignored. Further, the time required for the process of digitizing the photoelectrically converted electric signal on the AD board 8 and storing it in the storage unit 10 of the computer 9 will be described later, regardless of whether or not it is taken into consideration. Since the essence does not change, it is regarded as zero. In the following discussions, the required time will be ignored.
  • the AD has sufficient time resolution, voltage resolution, and frequency band. It can be ignored by selecting the board 8. Therefore, the equation (3) may be used as it is as the waveform stored in the storage unit 10 of the computer 9 in the procedure S111.
  • the monitor time needs to be such that the scattered light at the monitor time does not overlap with the scattered light at the reference time or another monitor time when returning to the incident end.
  • the OTDR waveform at the reference time and each monitor time, with the timing at which the incident pulse is incident at the incident end as the origin is handled individually. It is possible to proceed with the explanation of the principle of.
  • the complex amplitude of the light that is backward scattered from the scatterer in the above and is reflected by the reflecting element 6 and returned to the incident end is targeted.
  • L # n be the distance from the incident end to the reflecting element 6.
  • the measured optical fiber 4 is vibrated with respect to the reference time.
  • the time waveform of the scattered light that is backscattered and returned to the incident end is given by Eq. (5).
  • equation (5) deals only with light scattered from the scatterer in the section where the distance z from the incident end is D ⁇ z ⁇ (D + ⁇ p C / 2).
  • the time is inverted to obtain the relational expression of Eq. (6).
  • the scattered light returning to the end direction and the reflectance of the reflecting element are set to 1, they are the same. Therefore, the waveform of the scattered light generated by the incident pulse S7 reaching the reflection end S3 and being reflected and then scattered from the scatterers S41 to S44 in the target section S2 is apparently the scatterers S91, S92, S93 in the section S8. , S94 The same waveform as the scattered light S11, which is a superposition of the scattered light 101, 102, 103, 104 scattered from each of S94.
  • the scattered light S6 shown in FIG. 5 and the scattered light S11 shown in FIG. 6 have shapes inverted with respect to time.
  • the distribution of the scatterers also spreads before and after the section S2, and the scattering coefficient differs for each scatterer, but the inverted chirp was incident. In that case, the characteristic that an inverted shape can be obtained is established as it is.
  • the distance z is (D + ⁇ D #n) from the incident end ⁇ z ⁇ (D + ⁇ D #n + ⁇ p C / 2) section
  • the light scattered backward from the scatterer, the light scattered backward is reflected by the reflecting element 6, and the time change of the complex amplitude of the electric field of the light returned to the incident end E # n [D, t, ⁇ D # n , ⁇ L # n , ⁇ # n (D)] is calculated.
  • E # n [D, t, ⁇ D # n , ⁇ L # n , ⁇ # n (D)] is a waveform shifted in the parameter t direction due to the following two effects on E # n (D, t). It becomes.
  • ⁇ Impact 1 Effect / Impact of change in the timing of the scattered light reaching the incident end due to the change in the propagation time of the test light and the scattered light due to the change ⁇ D # n and the change ⁇ L # n 2: The effect of changing the scattered light waveform obtained as an interference pattern between the scattered light scattered from each scattering body by increasing the distance between the scattering bodies in the section by (1 + ⁇ # n (D)) times.
  • the magnitude of each effect is approximately evaluated below.
  • ⁇ The magnitude of influence 1 Since looking to scattered light at a position on a distance 2L # n-D apparent from the incident end, the timing of the scattered light reaches the end of incidence, considering the round trip of light, 2 (2 ⁇ L #n - ⁇ D ) / C changes.
  • ⁇ The magnitude of influence 2 Consider the scattered light power spectrum in the section. Assuming that the scattered light power spectrum at the reference time before the vibration is applied is ⁇ (D, ⁇ ), the distance between the scattering bodies is (1 + ⁇ # n (D)) at the monitor time according to the same concept as the OFDR method. ), The scattered light power spectrum ⁇ (D, ⁇ , ⁇ # n (D)) becomes Eq. (10).
  • the time waveform at the monitor time becomes the formula (12) when the formula (10) and the formula (11) are used.
  • the equation (13) is obtained by using the phase component ⁇ that does not depend on the angular frequency ⁇ .
  • Equation (13) can be transformed into equation (15) using equation (14).
  • the correlation between the scattered light intensity I ref (D, t) measured at the reference time and the scattered light intensity I p, # X (D, t) measured at the monitor time is calculated to branch at the reference time.
  • the dynamic strain amount ⁇ # X (D) at the monitor time added to the section where the distance z from the incident end of the optical fiber #X is D ⁇ z ⁇ D + ⁇ p C / 2 is calculated.
  • the correlation function COR used for the correlation calculation is defined by the equation (17).
  • R is a real number representing the shift amount.
  • L # X can be calculated by paying attention to a strong signal peak generated when the test light itself reflected by the reflecting element of each core wire returns to the incident end.
  • FT represents the Fourier transform and IFT represents the inverse Fourier transform.
  • the strain amount change ⁇ # X (D) at each monitor time with respect to the reference time can be calculated, and the vibration is measured as the time change of the strain amount at each core wire. It is possible to do.
  • the signal I ref of the scattered light according to the equation (3) is stored in the storage unit 10 by using the charm pulse light whose complex amplitude conforms to the equation (1) at the reference time.
  • the signal Ip of the scattered light according to the equation (16) is stored in the storage unit 10 by using the charm pulse light whose complex amplitude conforms to the equation (4) at the monitor time.
  • the shift amount that maximizes the correlation value defined by the equations (17) and (18) is obtained by using the I ref and Ip stored in the storage unit 10, and the reference time is obtained from the obtained shift amount. Calculate the change in the amount of distortion with respect to the monitor time.
  • FIG. 2 is an abstraction of these procedures.
  • the normal scattered light signal (hereinafter referred to as a normal signal) that can be detected without the reflecting element 6 at the reference time and the test light reflected by the reflecting element 6 at each monitor time.
  • the backscattered light propagating in the direction of the reflecting element 6 generated by the propagation of the test light returning to the reflected incident end direction is further reflected by the reflecting element 6 and propagates in the incident end direction.
  • the correlation between the detected signal (hereinafter referred to as ghost signal) is calculated using equations (17) and (18), but the ghost signal at the reference time and the normal signal at each monitor time are calculated. The correlation between and may be calculated.
  • the device configuration in FIG. 1 is based on the direct detection configuration, it can also be implemented in the coherent detection configuration as shown in FIG. 7.
  • the coherent detection configuration complicates the device configuration, but has the advantage of improving the SN ratio of scattered light detection and enabling measurement over longer distances.
  • Continuous light is emitted from the laser 501 and branched into two by the coupler 502.
  • One is used as the probe light and the other is used as the reference light.
  • the chirped pulse light is generated from the probe light by the modulator 503.
  • the generated chirped pulse light is incident on the optical fiber 505 to be measured via the circulator 504.
  • the optical fiber 505 to be measured is branched by an optical coupler 506, and there are N branched optical fibers from the branched optical fiber # 1 to the branched optical fiber # N.
  • At the far end of each branched optical fiber there is a reflecting element 507 that reflects the generated chirped pulse light.
  • the scattered light scattered backward by Rayleigh from the optical fiber 505 to be measured and the reference light are incident on the light 90 degree hybrid 508.
  • two outputs corresponding to the in-phase component are incident on the balanced detector 509, and two outputs corresponding to the orthogonal component are incident on the balanced detector 510.
  • the output of the in-phase component obtained by photoelectric conversion is incident on the AD conversion board 511, and the output of the orthogonal component is incident on the AD conversion board 512, and is converted into a digital signal.
  • the digitized signal is stored in the storage unit 514 of the computer 513.
  • the scattered light intensity described in the equations (3) and (16) can be calculated.
  • the calculation is performed by the calculation unit 515 using the data stored in the storage unit 514.
  • the FT [h (t)] in the equation (18) can be approximated to 1 by sufficiently increasing the band of the photodiode.
  • the monitor time is expressed as tk (k ⁇ N). All k are numbered so as to satisfy t (k-1) ⁇ t k ⁇ t (k + 1).
  • a pulse in which the chirp is inverted from the other monitor time is used only for the reference time, but in the present embodiment, the equation (1) is used when the number k is odd, and the equation (1) is used when the number k is even. (4), is used. That is, the chirp-inverted pulses are alternately incident.
  • the scattered light acquired at the monitor time t k be I k, # X (D, t).
  • the strain amount change ⁇ # X (D, k) from time t (k-1) to t k is calculated according to the following procedure. -When k is an even number As in the first embodiment, the correlation values C k and # X at the time t k are calculated by the equation (21).
  • strain amount change ⁇ # X (D, k) can be calculated from Eq. (25).
  • a monitor time t (k-1) normal scattered light signals can be detected even without a reflective element in (hereinafter, referred to as a normal signal), in the monitor time t k, reflective element
  • the monitor time t k the backscattered light propagating in the direction of the reflecting element generated by the propagation of the test light returning to the reflected incident end direction is further reflected by the reflecting element toward the incident end.
  • the correlation between the signal detected by propagating to (hereinafter referred to as the ghost signal) is calculated using the equations (17) and (18), but at the monitor time t (k-1) . the correlation between the normal signal in ghost signal and the monitor time t k may be calculated.
  • FIGS. 1 and 7 can be used as it is because the method of modulating the probe light only changes.
  • the present invention is not limited to the first embodiment and the second embodiment as they are, and at the implementation stage, the components and the signal processing method can be changed and embodied within a range that does not deviate from the gist thereof. be.
  • the apparatus (computer) of the present invention can be realized by a computer and a program, and the program can be recorded on a recording medium or provided through a network.
  • This disclosure can be applied to the information and communication industry.

Abstract

本開示は、分岐後の各芯線に加わった振動の分布測定を高いサンプリングレートで実施することを目的とする。　本開示の歪変化計測装置は、参照時刻にて、周波数が時間に対して線形に変化するチャープを有する第１のチャープパルス光を、カプラで分岐された被測定光ファイバに入射し、第１のチャープパルス光に対する第１の散乱光の信号を取得し、各モニタ時刻にて、チャープを第１のチャープパルス光と時間軸で反転させた第２のチャープパルス光を前記被測定光ファイバに入射し、第２のチャープパルス光に対する第２の散乱光の信号を取得し、第１の散乱光の信号を時間軸で反転させてさらにシフトさせた波形と第２の散乱光の信号の波形との間の相関が最大となるシフト量を求め、該シフト量を用いて参照時刻から各モニタ時刻への前記被測定光ファイバでの歪量の変化を算出する。

Description

歪変化計測装置及び歪変化計測方法
　本開示は、分岐した光ファイバの歪みの変化を計測する装置及び方法に関する。
　光ファイバの長手方向に沿った振動などによる光ファイバの歪みの計測を行う方法としてＯＴＤＲ（ｏｐｔｉｃａｌ　ｔｉｍｅ　ｄｏｍａｉｎ　ｒｅｆｌｅｃｔｏｍｅｔｒｙ）方式やＯＦＤＲ（Ｏｐｔｉｃａｌ　Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　Ｄｏｍａｉｎ　Ｒｅｆｌｅｃｔｏｍｅｔｒｙ）方式がある（例えば、非特許文献１参照。）。ＯＴＤＲ方式の場合には、入射端からパルス試験光を被測定光ファイバに入射し、各地点から後方散乱されたレイリー散乱光の位相を測定し、位相変化から光ファイバに加わった歪みを分布的に定量測定することができる（例えば、非特許文献２参照。）。ＯＴＤＲ方式では、ある時刻で入射パルスを被測定光ファイバに入射して散乱光が入射端に戻り切った後に、すぐに次の入射パルスを被測定光ファイバに入射して別の時刻での測定が可能なため、高いサンプリングレートで歪みの測定が可能である。
　ＯＦＤＲ方式の場合には、入射端から周波数掃引した連続光を被測定光ファイバに入射し、後方散乱されたレイリー散乱光の複素振幅を取得した上で、短時間フーリエ変換に基づき各地点でのレイリー散乱光パワースペクトルを取得し、スペクトルのシフト量から光ファイバに加わった歪みを分布的に定量測定することができる（例えば、非特許文献３、４参照。）。
　また、周波数スキャニングＯＴＤＲ方式により、準静的な歪みや低周波な振動の測定を行う方法も提案されている（例えば、非特許文献５、６参照。）。この方法では、光周波数をスキャンしながらパルス光を被測定光ファイバに入射し、レイリー散乱された散乱光の強度を測定する。目的とする振動検出の感度等を達成するのに、十分な光周波数範囲を十分な細かさでスキャンすることでレイリー散乱光パワースペクトルを測定し、ＯＦＤＲ方式の場合と同様に、スペクトルシフトから歪みなどの情報を分布的に定量測定する。
　しかし、ＯＴＤＲ方式やＯＦＤＲ方式、周波数スキャニングＯＴＤＲ方式はいずれも、具体的な実現方法にかかわらず、被測定光ファイバが光カプラで分岐されていないことを条件としている。被測定光ファイバが光カプラで分岐されている場合、ＯＴＤＲ方式やＯＦＤＲ方式、周波数スキャニングＯＴＤＲ方式をそのまま用いるのでは、分岐下部の各光ファイバから散乱された散乱光同士が重なりあってしまうため、分岐下部の各光ファイバの歪みを測定することはできない。
　一方、振動分布測定を可能とするための方法が特許文献１で提案されている。特許文献１では、分岐下部の光損失変動を測定することに主眼が置かれているが、特許文献１の提案方法をそのまま利用することで振動などによる歪変化も測定することができる。
　特許文献１で提案された方法では、各分岐した光ファイバの先に、試験光の波長の光を反射する反射素子が存在する構成を用い、反射素子がなくても検出が可能な通常の散乱光の信号（以降、通常信号と呼ぶ）に加えて、反射素子により試験光が反射された後、反射された入射端方向へと戻る試験光の伝播に伴って発生した反射素子の方向へと伝播する後方散乱光が、さらに反射素子で反射されて入射端方向へ伝播することで検出される信号（以降、ゴースト信号と呼ぶ）が加算されて、トータルでの信号（以降、トータル信号と呼ぶ）として検出されることを利用している。分岐光ファイバの分岐数を整数Ｎとして、各分岐光ファイバに＃１から＃Ｎまで番号を付けたとき、分岐光ファイバ＃ｎの入射端から反射素子までの距離をＬ＃ｎとすれば、分岐光ファイバ＃ｎの入射端から距離ｚの位置で散乱されたゴースト信号は、見かけ上は入射端から距離２Ｌ＃ｎ－ｚの位置で散乱された通常信号とみなすことができる。このため、トータル信号の各地点での散乱光パワースペクトルを、通常信号のみの場合の各地点での散乱光パワースペクトルを求める手段と同様にして計算すれば、計算した入射端から距離ｚの位置での散乱光パワースペクトルは、試験光の伝播中に光ファイバに振動等が加わっておらず、散乱体の間隔等の状態が変化していない場合には、計算した入射端から見かけ上の距離２Ｌ＃ｎ－ｚの位置での散乱光パワースペクトルと同一となる。特に、各分岐光ファイバの入射端から反射素子までの距離Ｌ＃ｎが互いに異なる場合には、見かけ上の距離２Ｌ＃ｎ－ｚも異なるため、参照時刻で計測した距離ｚの位置での散乱光パワースペクトルに対して、モニタ時刻で計測した入射端から見かけ上の距離２Ｌ＃ｎ－ｚの位置での散乱光パワースペクトルを周波数軸方向にシフトさせた波形が相互相関の値を最大となるようにシフト量を計算すれば、その前記シフト量における相互相関値から光損失変動が計測可能であり、さらに前記シフト量は温度及び歪み状態の変化に比例することから、モニタ時刻の温度及び歪み状態の参照時刻に対する変化も定量的に測定することができる。そのため、動的な歪み変化である振動測定も可能である。
特開２０１６－１４２６１８　大野愼悟，岡本達也，戸毛邦弘，真鍋哲也，「分岐を有する長距離光ファイバの試験方法、及び装置」
Ａｌｉ．Ｍａｓｏｕｄｉ，　Ｔ．　Ｐ．　Ｎｅｗｓｏｎ，　"Ｃｏｎｔｒｉｂｕｔｅｄ　Ｒｅｖｉｅｗ：　Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ　ｏｐｔｉｃａｌ　ｆｉｂｒｅ　ｄｙｎａｍｉｃ　ｓｔｒａｉｎ　ｓｅｎｓｉｎｇ，"　Ｒｅｖｉｅｗ　ｏｆ　Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ　Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ　８７，　０１１５０１　（２０１６） Ｚ．　Ｐａｎ，　Ｋ．　Ｌｉａｎｇ，　Ｑ．　Ｙｅ，　Ｈ．　Ｃａｉ，　Ｒ．　Ｑｕ，　ａｎｄ　Ｚ．　Ｆａｎｇ，　"Ｐｈａｓｅ－ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ　ＯＴＤＲ　ｓｙｓｔｅｍ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｄｉｇｉｔａｌ　ｃｏｈｅｒｅｎｔ　ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ，　ｉｎ　Ｏｐｔｉｃａｌ　Ｓｅｎｓｏｒｓ　ａｎｄ　Ｂｉｏｐｈｏｔｏｎｉｃｓ，　Ｊ．　Ｐｏｐｐ，　Ｄ．　Ｍａｔｔｈｅｗｓ，　Ｊ．　Ｔｉａｎ，　ａｎｄ　Ｃ．　Ｙａｎｇ，　ｅｄｓ．，　Ｖｏｌ．　８３１１　ｏｆ　Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ　ｏｆ　ＳＰＩＥ　（Ｏｐｔｉｃａｌ　Ｓｏｃｉｅｔｙ　ｏｆ　Ａｍｅｒｉｃａ，　２０１１），　ｐａｐｅｒ　８３１１０Ｓ． Ｄａ－Ｐｅｎｇ　Ｚｈｏｕ，　Ｚｅｎｇｇｕａｎｇ　Ｑｉｎ，　Ｗｅｎｈａｉ　Ｌｉ，　Ｌｉａｎｇ　Ｃｈｅｎ，　ａｎｄ　Ｘｉａｏｙｉ　Ｂａｏ，　"Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ　ｖｉｂｒａｔｉｏｎ　ｓｅｎｓｉｎｇ　ｗｉｔｈ　ｔｉｍｅ－ｒｅｓｏｌｖｅｄ　ｏｐｔｉｃａｌ　ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ－ｄｏｍａｉｎ　ｒｅｆｌｅｃｔｏｍｅｔｒｙ，"　Ｏｐｔ．　Ｅｘｐｒｅｓｓ　２０，　１３１３８－１３１４５　（２０１２） Ｄａ－Ｐｅｎｇ　Ｚｈｏｕ，　Ｌｉａｎｇ　Ｃｈｅｎ，　ａｎｄ　Ｘｉａｏｙｉ　Ｂａｏ，　"Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ　ｄｙｎａｍｉｃ　ｓｔｒａｉｎ　ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ　ｕｓｉｎｇ　ｏｐｔｉｃａｌ　ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ－ｄｏｍａｉｎ　ｒｅｆｌｅｃｔｏｍｅｔｒｙ，"　Ａｐｐｌ．　Ｏｐｔ．　５５，　６７３５－６７３９　（２０１６） Ｙａｈｅｉ　Ｋｏｙａｍａｄａ，　Ｍｕｔｓｕｍｉ　Ｉｍａｈａｍａ，　Ｋｅｎｙａ　Ｋｕｂｏｔａ，　ａｎｄ　Ｋａｚｕｏ　Ｈｏｇａｒｉ，　"Ｆｉｂｅｒ－Ｏｐｔｉｃ　Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ　Ｓｔｒａｉｎ　ａｎｄ　Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　Ｓｅｎｓｉｎｇ　Ｗｉｔｈ　Ｖｅｒｙ　Ｈｉｇｈ　Ｍｅａｓｕｒａｎｄ　Ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ　Ｏｖｅｒ　Ｌｏｎｇ　Ｒａｎｇｅ　Ｕｓｉｎｇ　Ｃｏｈｅｒｅｎｔ　ＯＴＤＲ，"　Ｊ．　Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ　Ｔｅｃｈｎｏｌ．　２７，　１１４２－１１４６　（２００９） Ｓａｓｃｈａ　Ｌｉｅｈｒ，　Ｓｖｅｎ　Ｍｕｎｚｅｎｂｅｒｇｅｒ，　ａｎｄ　Ｋａｔｅｒｉｎａ　Ｋｒｅｂｂｅｒ，　"Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ－ｓｃａｎｎｉｎｇ　ｃｏｈｅｒｅｎｔ　ＯＴＤＲ　ｆｏｒ　ｄｙｎａｍｉｃ　ｈｉｇｈ　ｓｔｒａｉｎ　ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ　ｓｅｎｓｉｎｇ，"　Ｏｐｔ．　Ｅｘｐｒｅｓｓ　２６，　１０５７３－１０５８８　（２０１８） Ｌｉｈｉ　Ｓｈｉｌｏｈ　ａｎｄ　Ａｖｉｓｈａｙ　Ｅｙａｌ，　"Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ　ａｃｏｕｓｔｉｃ　ａｎｄ　ｖｉｂｒａｔｉｏｎ　ｓｅｎｓｉｎｇ　ｖｉａ　ｏｐｔｉｃａｌ　ｆｒａｃｔｉｏｎａｌ　Ｆｏｕｒｉｅｒ　ｔｒａｎｓｆｏｒｍ　ｒｅｆｌｅｃｔｏｍｅｔｒｙ，"　Ｏｐｔ．　Ｅｘｐｒｅｓｓ　２３，　４２９６－４３０６　（２０１５）
　特許文献１の方法では、レイリー散乱光パワースペクトルを測定するため、ベースとなる技術としてＯＦＤＲ方式や周波数スキャニングＯＴＤＲ方式を使用する。しかし、ＯＦＤＲ方式での歪み測定においては、非特許文献７に記載のあるように、高速で所望の周波数掃引を行うことは難しい。
　さらに、ＯＦＤＲにおいて優れた空間分解能を確保するためには、周波数掃引した試験光を入射した瞬間から、試験光が伝播し、伝播に伴って前記見かけ上の地点も含む最も入射端から遠い位置で発生した散乱光が入射端に到達するまでに要する所要時間よりも、十分に長い時間をかけて散乱光と参照光とのビート信号を測定した上で、次の周波数掃引光を入射して同様の時間だけ測定をする、ということを繰り返して、振動をサンプリングする必要があるため、歪み計測時のサンプリングレートが制限されてしまい、キロヘルツのオーダー以上でのサンプリングレートの実現は一般に困難となっている。
　また、周波数スキャニングＯＴＤＲ方式では、非特許文献６に記載のあるように、スペクトルを測定するために光周波数スキャンの細かさを非常に小さく設定する必要があり、それらスキャンされたパルスは、一つ目を入射端から入射し散乱された光が戻ってきた後に二つ目を入射するというような、順番での入射と測定が必要であるため、通常のＯＴＤＲ方式の歪み測定技術と比較してサンプリングレートを遅くする必要があり、特に長距離ファイバの測定では大きな欠点となる。
　本開示は、分岐後の各芯線に加わった歪変化の分布測定を高いサンプリングレートで実施することを目的とする。
　本開示の歪変化計測装置は、
　参照時刻にて、周波数が時間に対して線形に変化するチャープを有する第１のチャープパルス光を、カプラで分岐された被測定光ファイバに入射し、第１のチャープパルス光に対する第１の散乱光の信号を取得し、
　各モニタ時刻にて、チャープを第１のチャープパルス光と時間軸で反転させた第２のチャープパルス光を前記被測定光ファイバに入射し、第２のチャープパルス光に対する第２の散乱光の信号を取得し、
　第１の散乱光の信号を時間軸で反転させてさらにシフトさせた波形と第２の散乱光の信号の波形との間の相関が最大となるシフト量を求め、該シフト量を用いて参照時刻から各モニタ時刻への前記被測定光ファイバでの歪量の変化を算出する。
　本開示の歪変化計測方法は、
　歪変化計測装置が、周波数が時間に対して線形に変化するチャープを有する第１のチャープパルス光を、カプラで分岐された被測定光ファイバに入射し、第１のチャープパルス光に対する第１の散乱光の信号を取得し、
　歪変化計測装置が、チャープを第１のチャープパルス光と時間軸で反転させた第２のチャープパルス光を前記被測定光ファイバに入射し、第２のチャープパルス光に対する第２の散乱光の信号を取得し、
　歪変化計測装置が、第１の散乱光の信号を時間軸で反転させてさらにシフトさせた波形と第２の散乱光の信号の波形との間の相関が最大となるシフト量を求め、該シフト量を用いて前記被測定光ファイバでの歪量の変化を算出する。
　本開示によれば、分岐後の各芯線に加わった歪変化の分布測定を高いサンプリングレートで実施することができる。
本開示のシステム構成の一例を示す。 本開示に係る歪変化計測方法の概略を示す。 参照時におけるチャープの様子を示す。 モニタ時におけるチャープの様子を示す。 入射パルスＳ０が被測定光ファイバＳ１の反射端Ｓ３に到達する前に対象区間Ｓ２の散乱体Ｓ４に散乱された場合のＯＴＤＲ波形の一例を示す。 チャープがパルス１に対して反転している入射パルスＳ７が被測定光ファイバＳ１の反射端Ｓ３に到達して反射された後に対象区間Ｓ２の散乱体Ｓ４に散乱された場合のＯＴＤＲ波形の一例を示す。 コヒーレント検波構成を用いたシステム構成の一例を示す。
　以下、本開示の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本開示は、以下に示す実施形態に限定されるものではない。これらの実施の例は例示に過ぎず、本開示は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した形態で実施することができる。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。
（発明の概要）
　被測定光ファイバが光カプラで分岐されている場合に、各分岐光ファイバの先に試験光の波長の光を反射する反射素子が存在する構成において、分岐した各分岐光ファイバに生じた歪変化を、高いサンプリングレートで測定する技術を提案する。
　提案方法では、ＯＴＤＲ方式をベースとしてパルス光を入射するが、入射パルス光として互いに反転させたチャープを持った２種類の光パルスを使い分けることを特徴とする。
　具体的には、時間に対して瞬間周波数が線形的に増加するチャープを持った光パルスと、そのパルスとチャープさせる光周波数範囲は同じだがチャープの傾きの正負を反転させたチャープを持った光パルスの２種類を入射光として用いて、ある時刻Ａで一方の種類の光パルスを入射してＯＴＤＲ波形を計測し、ある時刻Ｂでもう一方の種類の光パルスを入射してＯＴＤＲ波形を取得する。そして、時刻Ａで得たＯＴＤＲ波形を時間軸について反転させた波形が、空間分解能程度の広がりを持った所定の区間において、時刻Ｂで得たＯＴＤＲ波形に対して、相関を最大にするように、さらに時間軸についてシフトさせ、シフト量から、時刻Ａから時刻Ｂで所定の前記区間に加わった歪量の変化を計算することを特徴とする。
　前記具体手順を使用すると、ＯＴＤＲ方式の測定距離とサンプリングレートの関係がそのまま成立するため、高いサンプリングレートでの歪変化の測定が可能となる。
（発明の効果）
　既設・新設を問わず、光カプラの先に試験光を反射する素子（反射フィルタや反射ミラー）が存在している構成であれば、カプラ分岐後の各芯線に加わった振動の分布測定を高いサンプリングレートで実施が可能である。例えば、光ファイバを面的に張り巡らせてセンシングネットワークを構築する場合を考えると、分岐なしでネットワークを構築する場合には途中で断線等の故障が生じると、その箇所以降の全ての地点でのセンシングができなくなってしまうが、カプラを用いた分岐構成のネットワークとすれば冗長性の機能を持たせることなどが可能であり、そのような分岐構成のセンシングネットワークにおける歪変化計測の方法を提供する。
　加えて、異なる地域をカバーする複数のセンシングネットワークの入射端を、１入力複数出力の光カプラの複数の出力側につないで、一つの光測定器の出力端を前記光カプラの１入力側とつなげることで、前記光測定器一つで同時に異なる地域の分布振動計測を行う手段を提供することも可能である。
　他の例として、光ファイバを用いた通信用ネットワークをセンシングにも用いる場合を考えると、通信局舎からサービス利用者宅をつなぐアクセス網形態では、光受動素子である光カプラを用いた分岐構成を使用するＰａｓｓｉｖｅ　Ｏｐｔｉｃａｌ　Ｎｅｔｗｏｒｋ（ＰＯＮ）システムが、カプラ自体が安価で給電の必要がなく小型、カプラで分岐する前部分の光ファイバは共用可能、といった点から主要となっており、ＰＯＮシステムにおいては通信光以外の波長をカットする反射フィルタが各サービス利用者ＯＮＵ手前に設置されているのが一般的であるため、それらＰＯＮシステムでの光カプラ分岐後の各光ファイバの分布振動計測を高いサンプリングレートで行う方法として、本発明を使用することもできる。
（実施形態例1）
　本実施形態例で用いるシステム構成を図１に示す。本実施形態に係る歪変化計測装置は、レーザ１、変調器２、サーキュレータ３、フォトダイオード７、ＡＤボード８、計算機９を備える。歪変化計測装置は、被測定光ファイバ４に接続される。
　レーザ１から連続光を射出し、変調器２でチャープさせたパルス光に整形し、サーキュレータ３を介して被測定光ファイバ４に入射する。被測定光ファイバ４は、光カプラ５により、芯線番号が＃１から＃Ｎまでの分岐光ファイバにＮ分岐される。それぞれの芯線の遠端付近には反射素子６が設置されており、前記チャープパルス光を反射する。このとき、入射端から各分岐光ファイバの反射素子６までの距離は、互いに、パルス光のパルス幅から決まる空間分解能よりも大きい値となるような条件を満たすように設計するか、あるいは、既存の分岐光ファイバを測定する場合には、前記条件を満たす分岐光ファイバについて歪変化計測を実施するものとする。前記チャープパルス光が被測定光ファイバ４を伝播するに従い発生した後方散乱光はサーキュレータ３を介してフォトダイオード７で検出される。フォトダイオード７で光電変換された散乱光の信号はＡＤボード８によりデジタル化され計算機９に伝達される。計算機９に伝達された信号は記憶部１０に一旦保存される。異なる時刻で前記手順により得られた記憶部１０に保存された信号を用いて計算部１１が被測定光ファイバ４の各芯線に加わった歪量の時間変化を計算する。
　提案手法は、図２に示すように、具体的には手順Ｓ１１１から手順Ｓ１１３を備えて構成される。
　手順Ｓ１１１では、参照時刻にて、時間に対し瞬間周波数が線型的に変化するチャープを持ったチャープパルス光を被測定光ファイバに入射し、散乱光の信号Ｉｒｅｆを取得し記憶部１０に保存する。
　手順Ｓ１１２では、モニタ時刻にて、手順Ｓ１１１とはチャープを反転させたチャープパルス光を被測定光ファイバに入射し、散乱光の信号Ｉｐを取得し記憶部１０に保存する。歪変化を追跡したい複数のモニタ時刻で手順Ｓ１１２を繰り返す。
　手順Ｓ１１３では、計算部１１において、参照時刻で取得したＩｒｅｆを時間軸で反転させてさらにシフトさせた波形が、各モニタ時刻で取得したＩｐの波形との間の相関を最大化するように、反転させたＩｒｅｆに対するシフト量を計算し、計算したシフト量を用いて、参照時刻から各モニタ時刻への歪量変化を計算する。これら手順をまとめたのが図２である。
　詳細な原理説明を以下に記述する。
　手順Ｓ１１１では、参照時刻Ｔ＝Ｔｒｅｆに入射端において式（１）の時間波形で与えられるチャープパルス光を生成し、被測定光ファイバ４に入射する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　式（１）では入射端における入射パルスの先頭のタイミングをｔ＝０とする時刻基準ｔを用いて記述しており、ｔ＝Ｔ－Ｔｒｅｆの関係性がある。ｒｅｃｔ（ｘ）は０＜ｘ＜１では１、０＞ｘおよび１＜ｘでは０の値をとる関数である。虚数単位をｊとする。τｐは光パルス幅であり、ｔが０からτｐに経過するに従い、瞬時周波数はν０から（ν０－δνｐ）に線形的に変化するように設計してある。
　図３にチャープの様子を示す。式（１）は入射端における入射パルスの電界の複素振幅の時間変化を表すため、入射端からの距離をｚとすれば、ｚの正方向へと伝播した入射パルスの任意の位置における電界の複素振幅の時間変化は式（Ｓ０）となる。ただし、式（Ｓ０）では、反射素子で反射された後のｚの負方向に進む試験光との重ね合わせや散乱光との重ね合わせは考慮していないことに注意する。光ファイバ中での光速をｃとする。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
　生成された前記試験光が分岐光ファイバ＃ｎ（ｎ＝１，２，…，Ｎ）を伝播するに伴い発生した散乱光が、ｚの負の方向に進み入射端の位置まで伝播した際の、入射端における複素振幅を以下では計算する。入射端からの距離ｚがＤ＜ｚ＜（Ｄ＋τｐＣ／２）の区間における散乱体から散乱された光の複素振幅を対象とする。散乱体ｉの位置を入射端から距離Ｄ＋ｄｉ、散乱断面積をａｉとすれば、後方散乱されて入射端に戻ってきた散乱光の時間波形は、式（２）となる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
　式（２）の最右辺においては、各分岐光ファイバ＃ｎに依存する項の絶対値をｓ＃ｎ（Ｄ，ｔ）とし、偏角をθ＃ｎ（Ｄ，ｔ）としている。式（２）では入射端からの距離ｚがＤ＜ｚ＜（Ｄ＋τｐＣ／２）の区間における散乱体から散乱された光のみ扱っているが、実際には別の区間における散乱体から散乱された光も存在するため、全ての散乱体からの散乱光の総和は、チャープパルスを用いない通常のＯＴＤＲ波形と同じように横軸時間方向に連続的な波形となる。
　尚、以降では継続してＤ＜ｚ＜（Ｄ＋τｐＣ／２）の区間における散乱体からの散乱に着目して提案手法の原理を述べるが、全ての区間に拡張して一般的な議論を行う場合と、得られる結論の本質は変わらない。尚、式（２）では畳み込み積分を表す記号として＊を用いている。以降の数式記述においても＊は畳み込み積分のみを表す。時刻ｔの関数であるｆ（ｔ）とｇ（ｔ）の畳み込み積分の定義を、式（Ｓ１）により定義する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
　また、畳み込み積分の表記方法として、（Ｓ２）の表記方法も使用するものとする。式（２）では式（Ｓ２）の左辺の表記方法を使用している。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
　前記式（２）で記述された散乱光をフォトダイオードで受信し出力される信号Ｉｒｅｆは、実際には各分岐光ファイバからの散乱光の総和となり、フォトダイオードのインパルス応答ｈ（ｔ）と、ｔに依存しない比例係数Ａを用いて、式（３）で与えられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
　ただし、式（３）においては、入射端における散乱光がさらにサーキュレータを経由してフォトダイオード７まで伝播する所要時間については、考慮してもしなくても以降の原理説明の本質は変わらないため、ゼロとみなしている。以降の議論でも前記所要時間について無視をする。また、光電変換された電気信号が、ＡＤボード８でデジタル化され、計算機９の記憶部１０に保存されるまでの過程に要する所要時間についても、考慮してもしなくても以降の原理説明の本質は変わらないため、ゼロとみなすものとする。以降の議論でも前記所要時間について無視をする。また、光電変換された電気信号が、ＡＤボード８でデジタル化され、計算機９の記憶部１０に保存されるまでの過程で生じる信号劣化については、時間分解能や電圧分解能、周波数帯域が十分なＡＤボード８を選定するなどして、無視できるものとする。したがって、手順Ｓ１１１で計算機９の記憶部１０に保存される波形として式（３）をそのまま用いて良いものとする。
　手順Ｓ１１２では、モニタ時刻Ｔ＝Ｔｋに入射端において式（４）の時間波形で与えられるチャープパルス光を生成し、被測定光ファイバ４に入射する。ただし、前記モニタ時刻は、前記モニタ時刻での散乱光が、参照時刻や別のモニタ時刻における散乱光と、入射端に戻ってきた際に互いに重ならないようにする必要がある。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000007
　式（４）では入射端における入射パルスの先頭のタイミングをｔ＝０とする時刻基準で記述しており、ｔが０からτｐに変化する際に瞬時周波数は（ν０－δνｐ）からν０に線形的に変化する設計である。デルタ関数との畳み込み積分は時間軸をシフトさせるために行っている。
　図４にチャープの様子を示す。参照時刻で入射するチャープパルスに対して、チャープが時間的に反転した性質を持つ。式（４）では入射光の入射端における電界の複素振幅の時間変化を表すが、式（４）における時刻基準ｔはｔ＝Ｔ－Ｔｋを満たすように取り直しており、式（１）から式（３）で使用されたｔ＝Ｔ－Ｔｒｅｆを満たす時刻基準ｔとは異なることに注意する。このように入射パルスを入射するごとに時刻基準ｔを取り直すことで、入射パルスを入射端に入射したタイミングを原点とした、参照時刻や各モニタ時刻それぞれでのＯＴＤＲ波形を個別に取り扱って、以降の原理説明を進めることが可能である。
　式（４）で与えられる試験光が分岐光ファイバ＃ｎ（ｎ＝１，２，…，Ｎ）から散乱された光の複素振幅を計算する。試験光が分岐光ファイバ＃ｎ（ｎ＝１，２，…，Ｎ）の反射素子６で反射された上で、入射端からの距離ｚがＤ＜ｚ＜（Ｄ＋τｐＣ／２）の区間における散乱体から後方散乱され、後方散乱された光が反射素子６で反射され、入射端に戻ってきた光の複素振幅を対象とする。入射端から反射素子６までの距離をＬ＃ｎとする。
　まず、簡単のため、前記参照時刻に対して被測定光ファイバ４に振動が加わり散乱体の分布が変化している状況を考える前に、前記参照時刻に対して被測定光ファイバ４に振動が加わっておらず静止した状況を考える。振動が加わっていない場合、後方散乱されて入射端に戻ってきた散乱光の時間波形は式（５）となる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000008
　式（２）と同様に、式（５）では入射端からの距離ｚがＤ＜ｚ＜（Ｄ＋τｐＣ／２）の区間における散乱体から散乱された光のみ扱っていることに注意する。式（５）の複素共役を計算した上で、時刻を反転させると、式（６）の関係式が得られる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000009
　式（６）から、式（６）の左辺の波形が、式（２）で与えられる波形に対して、－τｐ－４Ｌ＃ｎ／Ｃだけ時間的にシフトした波形であることが分かる。つまり、式（５）のＯＴＤＲ波形と式（２）のＯＴＤＲ波形とは、形状が時間的に反転した関係にある。このことは、定性的には図５及び図６を用いて理解することができる。
　図５に示すように、チャープパルスＳ０を被測定光ファイバＳ１に入射した際に、反射素子Ｓ３で反射される前に区間Ｓ２にある散乱体Ｓ４１，Ｓ４２，Ｓ４３，Ｓ４４から散乱された散乱光を考えると、それぞれの散乱光は、一番先頭にあるＳ４１から散乱されたタイミングを基準にとると、Ｓ５１，Ｓ５２，Ｓ５３，Ｓ５４となる。したがって、それらが重ね合わさった波形はＳ６となる。
　一方で、図６に示すように、Ｓ０に対してチャープを反転させたＳ７を被測定光ファイバＳ１に入射した際に、反射素子Ｓ３で一旦反射した上で、区間Ｓ２にある散乱体から後方散乱され、反射素子Ｓ３で反射された上で入射端方向へと戻る散乱光は、光パルスＳ７が、反射素子Ｓ３で反射されることなく、反射素子Ｓ３の位置に対してファイバ区間２の散乱体Ｓ４１，Ｓ４２，Ｓ４３，Ｓ４４と鏡像の位置関係にある、見かけ上反射素子Ｓ３よりも入射端から離れた位置にあるファイバ区間Ｓ８の散乱体Ｓ９１，Ｓ９２，Ｓ９３，Ｓ９４から後方散乱され、入射端方向へと戻る散乱光と、反射素子の反射率を１とすれば、同一である。したがって、入射パルスＳ７が反射端Ｓ３に到達して反射された後に対象区間Ｓ２の散乱体Ｓ４１からＳ４４に散乱されて生じる散乱光の波形は、見かけ上区間Ｓ８にある散乱体Ｓ９１，Ｓ９２，Ｓ９３，Ｓ９４それぞれから散乱された散乱光である１０１，１０２，１０３，１０４の重ね合わせである散乱光Ｓ１１と同一波形となる。
　図５に示す散乱光Ｓ６と図６に示す散乱光Ｓ１１とは時間に対して反転した形状となることが分かる。実際には、チャープパルス内には非常に多くの散乱体が存在し、散乱体の分布も区間Ｓ２の前後にも広がっており、散乱係数も散乱体ごとに異なるが、反転したチャープを入射した場合には、反転した形状が得られるという特性はそのまま成立する。
　しかし、Ｌ＃ｎの値は各分岐光ファイバで異なるため、試験光が各分岐光ファイバの反射素子で反射され、入射端からの距離ｚがＤ＜ｚ＜（Ｄ＋τｐＣ／２）の区間における散乱体から後方散乱され、後方散乱された光が反射素子で反射され、入射端に戻ってくるタイミングは分岐光ファイバごとに異なる。ある分岐光ファイバ＃Ｘからの上記散乱光が入射端に戻ってくるタイミングにてフォトダイオードが出力する信号Ｉｐ，＃Ｘは式（７）となる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000010
　ここで、どの芯線のタイミングに合わせているかを明確にするために添え字＃Ｘを用いていることに注意する。これ以降、どの芯線にタイミングを合わせているか特に明確にする必要がない場合は、モニタ時刻での受信信号として単にＩｐとも記載する。式（８）のようにＤ＃ｎ，＃ｘを定義すると、式（７）は式（６）を用いて式（９）のように変形できる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000011
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000012
　次に、一般的な状況として、参照時刻に対して被測定光ファイバ４に振動が加わり散乱体の分布が変化している状況を考える。ファイバ芯線＃ｎについて、参照時刻で入射端から距離Ｄ付近にあった散乱体が手前までの振動の総和によって距離Ｄ＋ΔＤ＃ｎ付近に移動し、さらに長さτｐＣ／２より大きいスケールで均一に振動、つまり動的な歪みε＃ｎ（Ｄ）が距離Ｄ＋ΔＤ＃ｎ付近に加わり、さらに入射端から反射素子６までの長さが全体に加わった振動の総和によってＬ＃ｎからＬ＃ｎ＋ΔＬ＃ｎに変化したとする。
　この時、試験光が分岐光ファイバ＃ｎの反射素子６で反射された上で、入射端からの距離ｚが（Ｄ＋ΔＤ＃ｎ）＜ｚ＜（Ｄ＋ΔＤ＃ｎ＋τｐＣ／２）の区間における散乱体から後方散乱され、後方散乱された光が反射素子６で反射され、入射端に戻ってきた光の電界の複素振幅の時間変化Ｅ＃ｎ［Ｄ，ｔ，ΔＤ＃ｎ，ΔＬ＃ｎ，ε＃ｎ（Ｄ）］を計算する。Ｅ＃ｎ［Ｄ，ｔ，ΔＤ＃’，ΔＬ＃ｎ，ε＃ｎ（Ｄ）］は、ΔＤ＃ｎ＝ΔＬ＃ｎ＝ε＃ｎ（Ｄ）＝０とした場合に式（５）で与えられるＥ＃ｎ（Ｄ，ｔ）の一般化である。
　Ｅ＃ｎ［Ｄ，ｔ，ΔＤ＃ｎ，ΔＬ＃ｎ，ε＃ｎ（Ｄ）］はＥ＃ｎ（Ｄ，ｔ）に対して、以下の二つの影響により、パラメータｔ方向にシフトした波形となる。
・影響１：
　変化ΔＤ＃ｎと変化ΔＬ＃ｎに伴う試験光および散乱光の伝播時間の変化により、散乱光が入射端へ到達するタイミングが変化することによる影響
・影響２：
　前記区間における散乱体同士の間隔が（１＋ε＃ｎ（Ｄ））倍となることにより、各散乱体から散乱された散乱光同士の干渉パターンとして得られる散乱光波形が変化する影響
　それぞれの影響による大きさを近似的に以下で評価する。
・影響１の大きさ：
　入射端から見かけ上距離２Ｌ＃ｎ－Ｄの位置での散乱光を考えているため、散乱光が入射端に到達するタイミングは、光の往復分を考慮して、２（２ΔＬ＃ｎ－ΔＤ）／ｃだけ変化する。
・影響２の大きさ：
　前記区間での散乱光パワースペクトルを考える。振動が加わる前の参照時刻での散乱光パワースペクトルをσ（Ｄ，ω）とすれば、ＯＦＤＲ方式等と同様の考え方により、モニタ時刻にて散乱体同士の間隔が（１＋ε＃ｎ（Ｄ））倍となると、散乱光パワースペクトルσ（Ｄ，ω，ε＃ｎ（Ｄ））は式（１０）となる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000013
　チャープパルスを本発明では用いており、各周波数ωと時刻ｔの間には線形的な関係が存在するため、散乱光パワースペクトルを時間波形に対応させることが式（１１）のようにできる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000014
　モニタ時刻での時間波形は式（１０）と式（１１）を用いると式（１２）となる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000015
　式（１２）の最右辺での式変形では微小項同士の積を無視できるものと考えている。式（１１）や式（１２）の時間波形は散乱光の電界の振幅の２乗に対応するため、ε＃ｎ（Ｄ）の影響により、振幅の２乗の時間波形がパラメータｔに関してマイナス方向にν０τｐε＃ｎ（Ｄ）／δνｐだけシフトすることを意味している。これを参考とすれば、Ｅ＃ｎ［Ｄ，ｔ，ΔＤ＃ｎ，ΔＬ＃ｎ，ε＃ｎ（Ｄ）］は、ε＃ｎ（Ｄ）の影響で、ε＃ｎ（Ｄ，ｔ）に対して、角周波数ωに依存しない位相成分を除いて、パラメータｔに関してマイナス方向にν０τｐε＃ｎ（Ｄ）／δνｐだけシフトすることも分かる。
　前記影響１の大きさと前記影響２の大きさを考慮すれば、角周波数ωに依存しない位相成分φを用いて、式（１３）を得る。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000016
　式（１３）の最右辺のデルタ関数の中の項の大きさを比較する。実環境下での測定を考えると、芯線＃ｎ上の多くの地点では、式（１４）の近似を用いることができる。なお、式（１４）が成立しない場合には、後述する実施形態例２なども用いる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000017
　式（１４）を用いて式（１３）は式（１５）に変形できる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000018
　式（１５）から分かるように、ΔＤ＃ｎやΔＬ＃ｎの変化による影響は近似的に無視することができる。式（１５）を用いると、試験光が、ある分岐光ファイバ＃Ｘの反射素子で反射され、入射端からの距離ｚがＤ＋ΔＤ＃Ｘ＜ｚ＜Ｄ＋ΔＤ＃Ｘ＋τｐＣ／２の区間における散乱体から後方散乱され、後方散乱された光が反射素子で反射され、入射端に戻ってくるタイミングにてフォトダイオードが出力する信号Ｉｐ，＃Ｘは式（１６）となる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000019
 　式（１６）では、ｎとｍには依存するが以降の議論では影響を与えない部分を、実数θ＃ｎ，＃ｍを新たに用いて表すことで、数式を簡略化して表現している。
　手順Ｓ１１３では、参照時刻で測定した散乱光強度Ｉｒｅｆ（Ｄ，ｔ）とモニタ時刻で測定した散乱光強度Ｉｐ，＃Ｘ（Ｄ，ｔ）の相関を計算することで、参照時刻において分岐光ファイバ＃Ｘの入射端からの距離ｚがＤ＜ｚ＜Ｄ＋τｐＣ／２にあった区間に加わったモニタ時刻での動的歪量ε＃Ｘ（Ｄ）を計算する。今、相関計算に用いる相関関数ＣＯＲＲを式（１７）で定義する。Ｒはシフト量を表す実数である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000020
　Ｌ＃Ｘについては、各芯線の反射素子により反射された試験光そのものが入射端に戻ってきた際に発生する強い信号ピークに着目するなどして計算することができる。参照時刻での散乱光強度Ｉｒｅｆ（Ｄ，ｔ）とモニタ時刻での散乱光強度Ｉｐ，＃Ｘ（Ｄ，ｔ）との相関値Ｃ＃Ｘ（Ｄ，Ｒ）を式（１８）のように計算する。ＦＴはフーリエ変換、ＩＦＴは逆フーリエ変換を表す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000021
　互いに異なる芯線から散乱された散乱光の複素振幅の積が含まれる項は積分すると非常に小さくなり無視できること、また、同じ芯線同士であっても互いに全く異なる区間から散乱された散乱光の複素振幅の積が含まれる項は積分すると非常に小さくなり無視できることから、式（１８）は式（１９）に変形できる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000022
　したがって、相関値Ｃ＃Ｘ（Ｄ，Ｒ）を最大とするシフト量Ｒの値をＲｍａｘとすれば、Ｒｍａｘは式（Ｓ３）を満たす。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000023
　そのため、動的歪量ε＃Ｘ（Ｄ）は式（２０）で計算することができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000024
　各モニタ時刻で上記計算を繰り返すことで、前記参照時刻に対する各モニタ時刻での歪量変化ε＃Ｘ（Ｄ）を計算することができ、歪量の時間変化として振動を、各芯線で分布測定することが可能である。
　手順をまとめると、手順Ｓ１１１では参照時刻に複素振幅が式（１）に従うチャープパルス光を使用して式（３）に従う散乱光の信号Ｉｒｅｆを記憶部１０に保存させる。手順Ｓ１１２ではモニタ時刻に複素振幅が式（４）に従うチャープパルス光を使用して式（１６）に従う散乱光の信号Ｉｐを記憶部１０に保存させる。手順Ｓ１１３では、記憶部１０に保存したＩｒｅｆとＩｐを用いて、式（１７）と式（１８）で定義される相関値を最大化するシフト量を求め、求めたシフト量から参照時刻に対するモニタ時刻での歪量の変化を計算する。これら手順を抽象化してまとめたのが前記図２である。
　尚、上記手順においては、参照時刻における反射素子６がなくても検出が可能な通常の散乱光の信号（以降，通常信号と呼ぶ）と、各モニタ時刻における、反射素子６により試験光が反射された後、反射された入射端方向へと戻る試験光の伝播に伴って発生した反射素子６の方向へと伝播する後方散乱光が、さらに反射素子６で反射されて入射端方向へ伝播することで検出される信号（以降、ゴースト信号と呼ぶ）との間の相関を式（１７）と式（１８）を用いて計算しているが、参照時刻におけるゴースト信号と各モニタ時刻における通常信号との間の相関を計算してもよい。
　図１の装置構成は直接検波構成に基づいているが、図７で示すようにコヒーレント検波構成でも実施可能である。コヒーレント検波構成とすることで、装置構成は複雑化するが、散乱光検出のＳＮ比を改善し、より長距離まで測定できるといった利点がある。
　レーザ５０１から連続光を射出し、カプラ５０２により２分岐させる。一方をプローブ光として、他方を参照光として用いる。プローブ光から、変調器５０３により、チャープパルス光を生成する。生成したチャープパルス光を、サーキュレータ５０４を介して、被測定光ファイバ５０５に入射する。被測定光ファイバ５０５は、光カプラ５０６により分岐しており、分岐光ファイバ＃１から分岐光ファイバ＃ＮのＮ本の分岐光ファイバが存在する。それぞれの分岐光ファイバの遠端には、生成したチャープパルス光を反射させる反射素子５０７が存在する。被測定光ファイバ５０５からレイリー後方散乱された散乱光と、参照光とを、光９０度ハイブリッド５０８に入射する。光９０度ハイブリッドからの４つの出力の内、同相成分に対応する２つの出力をバランスド検出器５０９、直交成分に対応する２つの出力をバランスド検出器５１０に入射する。光電変換して得られた同相成分の出力をＡＤ変換ボード５１１、直交成分の出力をＡＤ変換ボード５１２に入射し、デジタル信号に変換する。デジタル化された信号は計算機５１３の記憶部５１４に保存される。記憶部５１４に保存された同相成分の２乗と直交成分の２乗の和を計算することで、式（３）や式（１６）に記載の散乱光強度が計算できる。計算は記憶部５１４に保存したデータを用いて計算部５１５が行う。
　尚、図１と図７のいずれの構成においても、フォトダイオードの帯域を十分に大きくすることで、式（１８）中のＦＴ［ｈ（ｔ）］を１に近似することが可能である。
（実施形態例２）
　実施形態例１では、参照時刻に対して各モニタ時刻での歪量変化を測定することで、振動を追跡した。しかし、参照時刻からモニタ時刻への歪変化が大きくなると、式（１５）の絶対値を計算して得られるような、｜Ｅ＃ｎ［Ｄ，ｔ，ΔＤ＃ｎ，ΔＬ＃ｎ，ε＃ｎ（Ｄ）］｜が｜Ｅ＃ｎ（Ｄ，ｔ）｜に対してパラメータｔ方向にε＃ｎ（Ｄ）に比例した量だけシフトした波形となる、という近似式が使用できなくなる。この問題に対処するため、本実施形態例では、各モニタ時刻の参照として、一つ手前のモニタ時刻で得られた散乱光波形を使用する方法を説明する。
　まず、モニタ時刻をｔｋ（ｋ∈Ｎ）と表記する。全てのｋについてｔ（ｋ－１）＜ｔｋ＜ｔ（ｋ＋１）を満たすように番号付けする。
　実施形態例１では参照時刻のみ他モニタ時刻とチャープを反転させたパルスを使用したが、本実施形態例では番号ｋが奇数の場合には式（１）、番号ｋが偶数の場合には式（４）、を使用する。つまり、チャープが反転したパルスを交互に入射する。モニタ時刻ｔｋで取得した散乱光をＩｋ，＃Ｘ（Ｄ，ｔ）とする。
　時刻ｔ（ｋ－１）からｔｋへの歪量変化ε＃Ｘ（Ｄ，ｋ）を以下の手順に従って計算する。
・ｋが偶数の場合
　実施形態例１と同様に時刻ｔｋの相関値Ｃｋ，＃Ｘを式（２１）で計算する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000025
　式（２１）の相関値について最大値を与えるＲの値を計算しＲｍａｘとすれば、Ｒｍａｘは式（２２）を満たす。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000026
 したがって、歪量変化ε＃Ｘ（Ｄ，ｋ）は式（２３）より計算できる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000027
・ｋが奇数の場合
　ｋが偶数の場合と同様にて、式（２１）で相関値を計算し、相関値について最大値を与えるＲの値を計算しＲｍａｘとする。Ｒｍａｘは式（２４）を満たす。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000028
　したがって、歪量変化ε＃Ｘ（Ｄ，ｋ）は式（２５）より計算できる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000029
　尚、上記手順においては、モニタ時刻ｔ（ｋ－１）における反射素子がなくても検出が可能な通常の散乱光の信号（以降、通常信号と呼ぶ）と、モニタ時刻ｔｋにおける、反射素子により試験光が反射された後、反射された入射端方向へと戻る試験光の伝播に伴って発生した反射素子の方向へと伝播する後方散乱光が、さらに反射素子で反射されて入射端方向へ伝播することで検出される信号（以降、ゴースト信号と呼ぶ）との間の相関を式（１７）と式（１８）を用いて計算しているが、モニタ時刻ｔ（ｋ－１）におけるゴースト信号とモニタ時刻ｔｋにおける通常信号との間の相関を計算してもよい。
　実験構成についても、プローブ光の変調の仕方が変わるのみなので、図１や図７の構成をそのまま使用可能である。
　なお、本発明は、上記実施形態例１や上記実施形態例２そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素や信号処理方法を変更して具体化可能である。また、本発明の装置（計算機）はコンピュータとプログラムによっても実現でき、プログラムを記録媒体に記録することも、ネットワークを通して提供することも可能である。
　本開示は情報通信産業に適用することができる。
１、５０１：レーザ
２、５０３：変調器
３、５０４：サーキュレータ
４、５０５：被測定光ファイバ
５、５０６：光カプラ
６、５０７：反射素子
７：フォトダイオード
８：ＡＤボード
９、５１３：計算機
１０、５１４：記憶部
１１、５１５：計算部
５０２：カプラ
５０８：光９０度ハイブリッド
５０９、５１０：バランスド検出器
５１１、５１２：ＡＤ変換ボード

Claims (6)

  1. 　歪変化計測装置が、周波数が時間に対して線形に変化するチャープを有する第１のチャープパルス光を、カプラで分岐された被測定光ファイバに入射し、第１のチャープパルス光に対する第１の散乱光の信号を取得し、
    　歪変化計測装置が、チャープを第１のチャープパルス光と時間軸で反転させた第２のチャープパルス光を前記被測定光ファイバに入射し、第２のチャープパルス光に対する第２の散乱光の信号を取得し、
    　歪変化計測装置が、第１の散乱光の信号を時間軸で反転させてさらにシフトさせた波形と第２の散乱光の信号の波形との間の相関が最大となるシフト量を求め、該シフト量を用いて前記被測定光ファイバでの歪量の変化を算出する、
    　歪変化計測方法。
  2. 　前記被測定光ファイバは、カプラで分岐された各分岐光ファイバの先端に反射素子が設けられ、
    　前記第１の散乱光は、前記反射素子に到達する前の前記被測定光ファイバで散乱された光（以降、通常信号と呼ぶ）であり、
    　前記第２の散乱光は、前記反射素子により前記第２のチャープパルス光が反射された後、反射された入射端方向へと戻る前記第２のチャープパルス光の伝播に伴って発生した反射素子の方向へと伝播する後方散乱光が、さらに前記反射素子で反射されて入射端方向へ伝播することで検出される信号（以降、ゴースト信号と呼ぶ）を含み、
    　前記シフト量は、前記ゴースト信号の時間波形と前記通常信号を時間的に反転させてシフトさせた時間波形との相関値を、前記チャープパルスにより決定される所定の区間の範囲に限定して計算し、計算した相関値を最大化するようなシフト量である、
    　請求項１に記載の歪変化計測方法。
  3. 　前記被測定光ファイバは、カプラで分岐された各分岐光ファイバの先端に反射素子が設けられ、
    　前記第１の散乱光は、前記反射素子により前記第２のチャープパルス光が反射された後、反射された入射端方向へと戻る前記第２のチャープパルス光の伝播に伴って発生した反射素子の方向へと伝播する後方散乱光が、さらに前記反射素子で反射されて入射端方向へ伝播することで検出される信号（以降、ゴースト信号と呼ぶ）を含み、
    　前記第２の散乱光は、前記反射素子に到達する前の前記被測定光ファイバで散乱された光（以降、通常信号と呼ぶ）であり、
    　前記シフト量は、前記ゴースト信号の時間波形と前記通常信号を時間的に反転させてシフトさせた時間波形との相関値を、前記チャープパルスにより決定される所定の区間の範囲に限定して計算し、計算した相関値を最大化するようなシフト量である、
    　請求項１に記載の歪変化計測方法。
  4. 　前記第１の散乱光の信号を予め取得し、
    　振動を追跡する各モニタ時刻にて前記第２の散乱光の信号を取得し、
    　予め取得した前記第１の散乱光の信号に対する前記各モニタ時刻での前記第２の散乱光の信号の歪変化を計算し、計算した歪変化に基づき歪の時間変化を取得することで前記被測定光ファイバの分布振動計測を行う
    　請求項１から３のいずれかに記載の歪変化計測方法。
  5. 　振動を追跡する各モニタ時刻にて、前記第１のチャープパルス光と前記第２のチャープパルス光とを交互に被測定光ファイバに入射し、前記第１の散乱光の信号及び前記第２の散乱光の信号を取得し、
    　モニタ時刻とは異なる時刻で取得した前記第１の散乱光の信号に対する、モニタ時刻での前記第２の散乱光の信号の歪変化を計算し、計算した歪変化に基づき歪の時間変化を取得することで前記被測定光ファイバの分布振動計測を行う
    　請求項１から３のいずれかに記載の歪変化計測方法。
  6. 　参照時刻にて、周波数が時間に対して線形に変化するチャープを有する第１のチャープパルス光を、カプラで分岐された被測定光ファイバに入射し、第１のチャープパルス光に対する第１の散乱光の信号を取得し、
    　各モニタ時刻にて、チャープを第１のチャープパルス光と時間軸で反転させた第２のチャープパルス光を前記被測定光ファイバに入射し、第２のチャープパルス光に対する第２の散乱光の信号を取得し、
    　第１の散乱光の信号を時間軸で反転させてさらにシフトさせた波形と第２の散乱光の信号の波形との間の相関が最大となるシフト量を求め、該シフト量を用いて参照時刻から各モニタ時刻への前記被測定光ファイバでの歪量の変化を算出する、
    　歪変化計測装置。
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