特許ウォッチ

公開番号2024075049
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-06-03
出願番号2022186188
出願日2022-11-22
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 20060101AFI20240527BHJP(測定;試験)
要約【課題】従来よりも測定誤差が小さく、測定距離を長くす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、光源11から出力される一定周波数の光を測定光LMと参照光LRとに分岐する光分岐器12と、周波数が順次変化する信号S10を用いて、測定光LMの周波数を順次シフトさせる周波数シフト部13と、測定光LMを被測定光ファイバFUTの一端から入射させ、被測定光ファイバFUT内で生じたレイリー散乱光LSを出力する光サーキュレータ15と、参照光LRとレイリー散乱光LSとの干渉光を検出する光検出器17と、周波数が順次変化する信号S20を用いて、光検出器17から出力される検出信号S1の周波数を変換する周波数変換部18と、周波数変換部18から出力される信号S2を用いて被測定光ファイバFUTの特性を測定する測定部19とを備える。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
一定周波数の光を出力する光源と、
前記光源から出力される光を測定光と参照光とに分岐する第１分岐部と、
周波数が順次変化する第１信号を用いて、前記測定光の周波数を順次シフトさせる周波数シフト部と、
周波数が順次シフトする前記測定光を被測定光ファイバの一端から入射させ、前記被測定光ファイバ内で生じたレイリー散乱光を出力する第２分岐部と、
前記参照光と前記レイリー散乱光との干渉光を検出する検出部と、
周波数が順次変化する第２信号を用いて、前記検出部から出力される検出信号の周波数を変換する周波数変換部と、
前記周波数変換部から出力される信号を用いて前記被測定光ファイバの特性を測定する測定部と、
を備える光ファイバ特性測定装置。
続きを表示（約 1,100 文字）【請求項２】
前記第１信号の周波数変化率と前記第２信号の周波数変化率とは同じであり、
前記第２信号の周波数範囲は、前記第１信号の周波数範囲よりも広い、
請求項１記載の光ファイバ特性測定装置。
【請求項３】
前記第１信号は、予め規定された基準時間で一度の周波数変化が終わる信号であり、
前記周波数シフト部から出力される前記測定光を、前記基準時間だけのパルス幅を有する光パルスにするパルス化部を備える請求項１又は請求項２記載の光ファイバ特性測定装置。
【請求項４】
前記測定部は、前記周波数変換部から出力される信号から、前記被測定光ファイバに設定された測定点に応じた部分を切り出す切出部と、
前記切出部で切り出された部分に対してフーリエ変換を行って、前記測定点に対応する周波数成分の大きさを求めるフーリエ変換部と、
を備える請求項３記載の光ファイバ特性測定装置。
【請求項５】
前記切出部によって切り出される部分は、前記基準時間と同じ時間幅を有する、請求項４記載の光ファイバ特性測定装置。
【請求項６】
前記周波数変換部は、前記第２信号を発生する信号発生器を備えており、
前記信号発生器は、前記第２信号の発生開始タイミングを調整可能である、
請求項４記載の光ファイバ特性測定装置。
【請求項７】
前記周波数変換部は、複数設けられており、
前記測定部は、複数の前記周波数変換部に対応する複数の前記切出部及び前記フーリエ変換部をそれぞれ備えており、
複数の前記周波数変換部に設けられる前記信号発生器における前記第２信号の発生開始タイミングは互いに異なる、
請求項６記載の光ファイバ特性測定装置。
【請求項８】
一定周波数の光を出力する第１ステップと、
前記光を測定光と参照光とに分岐する第２ステップと、
周波数が順次変化する第１信号を用いて、前記測定光の周波数を順次シフトさせる第３ステップと、
周波数が順次シフトする前記測定光を被測定光ファイバの一端から入射させ、前記被測定光ファイバ内で生じたレイリー散乱光を出力する第４ステップと、
前記参照光と前記レイリー散乱光との干渉光を検出する第５ステップと、
周波数が順次変化する第２信号を用いて、前記第５ステップで検出された検出信号の周波数を変換する第６ステップと、
前記第６ステップで周波数が変換された信号を用いて前記被測定光ファイバの特性を測定する第７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 2,100 文字）【背景技術】
【０００２】
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検出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、検出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。
【０００３】
このような光ファイバ特性測定装置の１つに、ＯＦＤＲ（Optical Frequency Domain Reflectometry：光周波数領域リフレクトメトリ）方式のものがある。このＯＦＤＲ方式の光ファイバ特性測定装置は、周波数掃引された光を測定光と参照光とに分岐し、測定光を被測定光ファイバの一端から入射させ、被測定光ファイバの一端から射出されるレイリー散乱光と参照光とを干渉させたものを検出する。そして、得られた検出信号を解析することによって、被測定光ファイバの長さ方向における特性を測定する。尚、ＯＦＤＲ方式の光ファイバ特性測定装置については、例えば、以下の非特許文献１を参照されたい。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
Brian J. Soller et al.，“High resolution optical frequency domain reflectometry for characterization of components and assemblies”，Optics Express Vol.13，No.2，p.666-674
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、従来のＯＦＤＲ方式の光ファイバ特性測定装置は、周波数掃引された光を得るために周波数可変光源を用いている。この周波数可変光源は、周波数掃引特性に非線形性があるとともに、一定周波数の光を出力する光源に比べて線幅が広いため、測定誤差が大きいという欠点を有する。また、従来のＯＦＤＲ方式の光ファイバ特性測定装置は、周波数掃引された光を測定光と参照光とに分岐し、測定光を被測定光ファイバの一端から入射させて得られるレイリー散乱光と参照光とを干渉させたものを検出しているため、測定距離が制限される。
【０００６】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、従来よりも測定誤差が小さく、測定距離を長くす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】
【０００７】
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、２）は、一定周波数の光を出力する光源（１１）と、前記光源から出力される光を測定光（ＬＭ）と参照光（ＬＲ）とに分岐する第１分岐部（１２）と、周波数が順次変化する第１信号（Ｓ１０）を用いて、前記測定光の周波数を順次シフトさせる周波数シフト部（１３）と、周波数が順次シフトする前記測定光を被測定光ファイバ（ＦＵＴ）の一端から入射させ、前記被測定光ファイバ内で生じたレイリー散乱光（ＬＳ）を出力する第２分岐部（１５）と、前記参照光と前記レイリー散乱光との干渉光を検出する検出部（１７）と、周波数が順次変化する第２信号（Ｓ２０、Ｓ２０ａ、Ｓ２０ｂ）を用いて、前記検出部から出力される検出信号（Ｓ１）の周波数を変換する周波数変換部（１８、１８Ａ、１８Ｂ）と、前記周波数変換部から出力される信号（Ｓ２、Ｓ２ａ、Ｓ２ｂ）を用いて前記被測定光ファイバの特性を測定する測定部（１９、１９Ａ）と、を備える。
【０００８】
また、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、前記第１信号の周波数変化率と前記第２信号の周波数変化率とが同じであり、前記第２信号の周波数範囲が、前記第１信号の周波数範囲よりも広い。
【０００９】
また、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１又は第２の態様による光ファイバ特性測定装置において、前記第１信号が、予め規定された基準時間（ｔ
scan
）で一度の周波数変化が終わる信号であり、前記周波数シフト部から出力される前記測定光を、前記基準時間だけのパルス幅を有する光パルスにするパルス化部（１４）を備える。
【００１０】
また、本発明の第４の態様による光ファイバ特性測定装置は、本発明の第３の態様による光ファイバ特性測定装置において、前記測定部が、前記周波数変換部から出力される信号から、前記被測定光ファイバに設定された測定点に応じた部分を切り出す切出部（２１、２１ａ、２１ｂ）と、前記切出部で切り出された部分に対してフーリエ変換を行って、前記測定点に対応する周波数成分の大きさを求めるフーリエ変換部（２２、２２ａ、２２ｂ）と、を備える。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許