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公開番号2025058135
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-04-09
出願番号2023168035
出願日2023-09-28
発明の名称光ファイバ特性解析装置
出願人日本電信電話株式会社,国立大学法人横浜国立大学
代理人個人,個人,個人
主分類G01D 5/353 20060101AFI20250402BHJP(測定;試験)
要約【課題】本開示は、ブリルアン光相関領域反射計において、可変遅延線を用いることなく、ブリルアン散乱を測定可能な位置を変更可能にすることを目的とする。
【解決手段】本開示は、ブリルアン光相関領域反射計を用いて被測定光ファイバのブリルアン散乱を解析する光ファイバ特性解析装置において、前記被測定光ファイバに入射する信号光を、周期性を有するノイズ波で周波数変調する、光ファイバ特性解析装置である。
【選択図】図1

特許請求の範囲【請求項１】
ブリルアン光相関領域反射計を用いて被測定光ファイバのブリルアン散乱を解析する光ファイバ特性解析装置において、
周期性を有するノイズ波で周波数変調した信号光を、前記被測定光ファイバに入射する、
光ファイバ特性解析装置。
続きを表示（約 950 文字）【請求項２】
前記ノイズ波の繰り返し周波数を変化させることで、前記被測定光ファイバの長手方向の測定位置を掃引する、
請求項１に記載の光ファイバ特性解析装置。
【請求項３】
前記信号光を２分岐する第１の光分岐手段を備え、
前記ノイズ波の繰り返し周波数は、前記第１の光分岐手段で２分岐された前記信号光の一方によって前記被測定光ファイバで生じたブリルアン散乱光と前記第１の光分岐手段で２分岐された前記信号光の他方との相関ピークの間隔が前記被測定光ファイバのファイバ長よりも長くなるような値に設定されている、
請求項１に記載の光ファイバ特性解析装置。
【請求項４】
連続光を出力する光源と、
周期性を有するノイズ波で前記連続光を周波数変調する光周波数変調手段と、
前記連続光が周波数変調されることで生成された前記信号光を２分岐する第１の光分岐手段と、
前記２分岐された前記信号光の一方を前記被測定光ファイバの一端に入射し、前記被測定光ファイバの前記一端から出射されたブリルアン散乱光を光検波手段に出力する第２の光分岐手段と、
前記２分岐された前記信号光の他方と前記第２の光分岐手段から出力された前記ブリルアン散乱光との干渉光を検出する光検波手段と、
前記光検波手段で検出した前記干渉光を解析する信号解析手段と、
を備える請求項１に記載の光ファイバ特性解析装置。
【請求項５】
ブリルアン光相関領域反射計を用いて被測定光ファイバのブリルアン散乱を解析する光ファイバ特性解析装置が実行する光ファイバ特性解析方法であって、
周期性を有するノイズ波で周波数変調した信号光を、前記被測定光ファイバに入射する、
光ファイバ特性解析方法。
【請求項６】
前記信号光を２分岐し、
前記２分岐された前記信号光の一方を前記被測定光ファイバの一端に入射し、
前記２分岐された前記信号光の他方を前記被測定光ファイバの前記一端から出射されたブリルアン散乱光に合波し、
合波後の干渉光を検出する、
請求項５に記載の光ファイバ特性解析方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、光ファイバをセンサとして用いる光ファイバセンシング技術に関する。
続きを表示（約 2,200 文字）【背景技術】
【０００２】
光ファイバセンシングの位置分解を実現する主流の方式はＯＴＤＲ（ＯｐｔｉｃａｌＴｉｍｅＤｏｍａｉｎＲｅｆｌｅｃｔｏｍｅｔｒｙ）である。この方式では、光パルスを入射し、後方散乱光の戻り時間を解析することで、どの位置で戻ってきた散乱光かを解析可能である。また、戻ってきた散乱光のうち、ブリルアン散乱を解析することにより、光ファイバの温度及び歪みが測定できる（例えば、非特許文献１，２参照。）。
【０００３】
一方、ＯＴＤＲで高空間分解能にするためには、光パルス幅を狭くする必要があり、一般的に測定に利用できるエネルギーが少なくなる。この問題を解決するために、低コヒーレンスブリルアン光相関領域反射計（Ｌｏｗ－ＣｏｈｅｒｅｎｃｅＢｒｉｌｌｏｕｉｎＯｐｔｉｃａｌＣｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ－ＤｏｍａｉｎＲｅｆｌｅｃｔｏｍｅｔｒｙ）が提案されている（例えば、非特許文献３参照）。
【０００４】
この方式では、連続光にノイズ変調を加え、一方を参照光、もう一方を信号光とすることで、被測定光ファイバ内のブリルアン散乱を測定する。この時、ノイズパターンが一致するのは、参照光と被測定光ファイバから戻ってきた散乱光の等光路点のみである。つまり、干渉強度は等光路点での散乱光に対応するため、位置分解ができる。また、参照光路内に可変遅延機構を具備することで、等光路点を変化させることができ、分布測定が可能である。しかし、可変遅延線は一般的に１～１０ｍ程度しか変化させられないため、ブリルアン散乱を測定可能な位置の範囲が可変遅延線の範囲で制限される問題があった。長尺の可変遅延線を用いることも考えられるが、装置構成が大きくなると共に、可変範囲の拡大に伴い高価になるため、実用的ではなかった。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
Ｋ．Ｈｏｔａｔｅ，ｅｔ．ａｌ．，” ＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｏｆＢｒｉｌｌｏｕｉｎＧａｉｎＳｐｅｃｔｒｕｍＤｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎａｌｏｎｇａｎＯｐｔｉｃａｌＦｉｂｅｒＵｓｉｎｇａＣｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ－ＢａｓｅｄＴｅｃｈｎｉｑｕｅ－Ｐｒｏｐｏｓａｌ，ＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｎｄＳｉｍｕｌａｔｉｏｎ－”，ＩＥＩＣＥＴｒａｎｓ．Ｅｌｅｃｔｒｏｎ．Ｅ８３－Ｃ，ｐ．４０５－４１２（２０００）．
Ｙ．Ｍｉｚｕｎｏ，ｅｔ．ａｌ．，“ＰｒｏｐｏｓａｌｏｆＢｒｉｌｌｏｕｉｎｏｐｔｉｃａｌｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ－ｄｏｍａｉｎｒｅｆｌｅｃｔｏｍｅｔｒｙ（ＢＯＣＤＲ）”，Ｏｐｔ．Ｅｘｐｒｅｓｓ１６，ｐ．１２１４８－１２１５３（２００８）
大坪他，「低コヒーレンスブリルアン光相関領域反射計の提案」，第６９回応用物理学会春季学術講演会、２２ｐ－Ｄ２１５－４、２０２２．
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本開示は、ブリルアン光相関領域反射計において、可変遅延線を用いることなく、ブリルアン散乱を測定可能な位置を変更可能にすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示は、ブリルアン光相関領域反射計を用いて被測定光ファイバのブリルアン散乱を解析する光ファイバ特性解析装置において、周期性を有するノイズ波で周波数変調した信号光を、前記被測定光ファイバに入射する。
【０００８】
前記光ファイバ特性解析装置は光ファイバ特性解析方法を実行する。具体的には、前記光ファイバ特性解析装置は、前記信号光を２分岐し、前記２分岐された信号光の一方を前記被測定光ファイバの一端に入射し、前記２分岐された信号光の他方を前記被測定光ファイバの前記一端から出射されたブリルアン散乱光に合波し、合波後の干渉光を検出する。
【０００９】
本開示は、信号光を周波数変調するノイズ波の周期を変化させることで、相関ピークの位置を変化させることができる。このため、本開示は、ブリルアン光相関領域反射計において、可変遅延線を用いることなく、ブリルアン散乱を測定可能な位置を変更可能にすることができる。
【００１０】
前記光ファイバ特性解析装置は、
連続光を出力する光源と、
周期性を有するノイズ波で前記連続光を周波数変調する光周波数変調手段と、
前記連続光が周波数変調されることで生成された前記信号光を２分岐する第１の光分岐手段と、
前記２分岐された前記信号光の一方を前記被測定光ファイバの一端に入射し、前記被測定光ファイバの前記一端から出射されたブリルアン散乱光を光検波手段に出力する第２の光分岐手段と、
前記２分岐された前記信号光の他方と前記第２の光分岐手段から出力された前記ブリルアン散乱光との干渉光を検出する光検波手段と、
前記光検波手段で検出した前記干渉光を解析する信号解析手段と、
を備える。
（【００１１】以降は省略されています）

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