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公開番号2024057641
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-04-25
出願番号2022164406
出願日2022-10-13
発明の名称光ファイバ特性測定装置及び光ファイバ特性測定方法
出願人横河電機株式会社
代理人個人,個人,個人,個人
主分類G01D 5/353 20060101AFI20240418BHJP(測定;試験)
要約【課題】外乱による追従性の影響を抑えつつ、SN比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。
【解決手段】光ファイバ特性測定装置1は、所定の変調周波数で変調したレーザ光を射出する光源11と、レーザ光をプローブ光L1及びポンプ光L2として光ファイバ14の一端及び他端からそれぞれ入射させる入射部(12,13,15,16)と、光電変換素子、電流源、及び増幅回路を有し、光ファイバ14から射出される光を検出する光検出部17と、光検出部17から出力される検出信号D1を用いて光ファイバ14の特性を測定する測定部18と、プローブ光L1が含まれるがブリルアン散乱光が含まれない光が光ファイバ14から射出される期間である非含有期間における光検出部17の検出結果に基づいて電流源を制御する電流源制御部19と、を備える。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
所定の変調周波数で変調したレーザ光を射出する光源と、
前記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、
光電変換素子、前記光電変換素子に接続された電流源、及び前記光電変換素子と前記電流源との接続点に接続された増幅回路を有し、前記光ファイバから射出される光を検出する光検出部と、
前記光検出部から出力される検出信号を用いて前記光ファイバの特性を測定する測定部と、
前記連続光が含まれるがブリルアン散乱光が含まれない光が前記光ファイバから射出される期間である非含有期間における前記光検出部の検出結果に基づいて前記電流源を制御する電流源制御部と、
を備える光ファイバ特性測定装置。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
前記パルス光が前記光ファイバの他端に入射される周期は、少なくとも前記パルス光が前記光ファイバの一端と他端との間を往復するのに要する往復時間の２倍の時間に設定されており、
前記非含有期間は、前記パルス光が前記光ファイバの他端に入射されて前記往復時間が経過してから、次の前記パルス光が前記光ファイバの他端に入射されるまでの期間である、
請求項１記載の光ファイバ特性測定装置。
【請求項３】
前記電流源制御部は、前記パルス光が前記光ファイバの他端に入射される周期と同じ周期を有する同期信号を用いて、前記非含有期間における前記光検出部の検出結果を得る、請求項２記載の光ファイバ特性測定装置。
【請求項４】
前記電流源制御部は、前記光検出部の検出結果として、前記光検出部から出力される検出信号を得る、請求項３記載の光ファイバ特性測定装置。
【請求項５】
前記測定部は、前記光検出部から出力される検出信号のうち、前記光ファイバに設定された測定点近傍の光を検出して得られた検出信号の切り出しを行い、前記同期信号を用いて切り出しを行った検出信号を同期検波する同期検波装置を備え、
前記電流源制御部は、前記光検出部の検出結果として、前記同期検波装置で切り出しが行われた検出信号を得る、請求項３記載の光ファイバ特性測定装置。
【請求項６】
前記光検出部は、前記光電変換素子に流れる電流を検出する電流検出器を備えており、
前記電流源制御部は、前記光検出部の検出結果として、前記電流検出器の検出結果を得る、
請求項３記載の光ファイバ特性測定装置。
【請求項７】
所定の変調周波数で変調したレーザ光を射出する第１ステップと、
前記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第２ステップと、
光電変換素子、前記光電変換素子に接続された電流源、及び前記光電変換素子と前記電流源との接続点に接続された増幅回路を有する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する第３ステップと、
前記光検出部から出力される検出信号を用いて前記光ファイバの特性を測定する第４ステップと、
前記連続光が含まれるがブリルアン散乱光が含まれない光が前記光ファイバから射出される期間である非含有期間における前記光検出部の検出結果に基づいて前記電流源を制御する第５ステップと、
を有する光ファイバ特性測定方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
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。
続きを表示（約 2,000 文字）【背景技術】
【０００２】
光ファイバに光を入射させることによって発生するブリルアン散乱光は、光ファイバの温度や歪みの変化によってスペクトル（周波数）が変化する。このような性質を利用した光ファイバ特性測定装置は、ブルリアン散乱光の周波数の変化（ブリルアン周波数シフト（ＢＦＳ：Brillouin Frequency Shift））を光ファイバの長さ方向に亘って検出することで、光ファイバの長さ方向の温度分布や歪み分布を測定する。
【０００３】
このような光ファイバ特性測定装置の１つに、以下の特許文献１，２に開示されたＢＯＣＤＡ（Brillouin Optical Correlation Domain Analysis）方式のものがある。この方式の光ファイバ特性測定装置は、周波数変調された光（ポンプ光及びプローブ光）を光ファイバの両端からそれぞれ入射させる。そして、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現象により増幅される性質を利用して光ファイバの特性を測定するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特許第３６６７１３２号公報
特許第５６５４８９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、光ファイバから射出される光は、プローブ光に微弱なブリルアン散乱光が重畳されたものであるため、この光を検出して得られる検出信号は、プローブ光の成分に比べて著しく信号強度が低いブリルアン散乱光の成分が含まれるものになる。このような検出信号を増幅器で増幅すると、プローブ光の成分によって増幅器が飽和してしまい、ブリルアン散乱光の成分を十分な大きさに増幅することができない。このため、ブリルアン散乱光の成分と雑音との比であるＳＮ比（信号対雑音比）を向上させることができない。
【０００６】
ここで、検出信号からプローブ光の成分を除き、ブリルアン散乱光の成分のみを増幅するようにすればブリルアン散乱光の成分を十分な大きさに増幅することが可能である。しかしながら、検出信号からプローブ光の成分を除去する方法によっては、例えば、光ファイバに曲げ等の外乱が加わって損失が急激に変化した場合に、測定結果が直ちに追随しない等の追従性の影響が生ずることが考えられる。
【０００７】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、外乱による追従性の影響を抑えつつ、ＳＮ比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。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明の第１の態様による光ファイバ特性測定装置（１～３）は、所定の変調周波数で変調したレーザ光を射出する光源（１１）と、前記レーザ光を連続光（Ｌ１）及びパルス光（Ｌ２）として光ファイバ（１４）の一端及び他端からそれぞれ入射させる入射部（１２、１３、１５、１６）と、光電変換素子（２１）、前記光電変換素子に接続された電流源（２２）、及び前記光電変換素子と前記電流源との接続点（ＣＰ）に接続された増幅回路（２３）を有し、前記光ファイバから射出される光を検出する光検出部（１７、１７Ａ）と、前記光検出部から出力される検出信号（Ｄ１）を用いて前記光ファイバの特性を測定する測定部（１８）と、前記連続光が含まれるがブリルアン散乱光が含まれない光が前記光ファイバから射出される期間である非含有期間（Ｔ２）における前記光検出部の検出結果（Ｄ１、Ｄ２、Ｄ１１）に基づいて前記電流源を制御する電流源制御部（１９）と、を備える。
【０００９】
本発明の第２の態様による光ファイバ特性測定装置は、本発明の第１の態様による光ファイバ特性測定装置において、前記パルス光が前記光ファイバの他端に入射される周期（Ｔ）が、少なくとも前記パルス光が前記光ファイバの一端と他端との間を往復するのに要する往復時間の２倍の時間に設定されており、前記非含有期間が、前記パルス光が前記光ファイバの他端に入射されて前記往復時間が経過してから、次の前記パルス光が前記光ファイバの他端に入射されるまでの期間である。
【００１０】
本発明の第３の態様による光ファイバ特性測定装置は、本発明の第２の態様による光ファイバ特性測定装置において、前記電流源制御部が、前記パルス光が前記光ファイバの他端に入射される周期と同じ周期を有する同期信号（ＳＹ）を用いて、前記非含有期間における前記光検出部の検出結果を得る。
（【００１１】以降は省略されています）

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