JP3377067B2

JP3377067B2 - Brillouin frequency shift distribution measuring method and apparatus

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Publication number: JP3377067B2
Application number: JP20219096A
Authority: JP
Inventors: 常雄堀口; 利雄倉嶋; 史泉田
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1996-07-31
Filing date: 1996-07-31
Publication date: 2003-02-17
Anticipated expiration: 2016-07-31
Also published as: JPH1048065A

Description

Detailed Description of the Invention

【０００１】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、光ファイバをセン
サとして用いて温度分布等を計測する際に使用される光
ファイバのブリルアン周波数シフト分布の測定方法およ
び測定装置に関し、特にそれらの高性能化に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a measuring method and a measuring apparatus for a Brillouin frequency shift distribution of an optical fiber used when measuring a temperature distribution and the like by using the optical fiber as a sensor, and particularly to improving the performance thereof. Regarding

【０００２】[0002]

【従来の技術】光ファイバに可視部の光を入射すると、
入射角に対して９０°以上の角度で散乱する後方散乱光
が発生する。この後方散乱光のスペクトルを測定する
と、散乱光には主に３つの成分が含まれていることが分
かる。それは、レイリー散乱光、ラマン散乱光、ブリル
アン散乱光である。レイリー散乱光は、光ファイバガラ
スの微少な屈折率の揺らぎにより生じるものであり、そ
の波長は入射光と同一である。一方、ラマンおよびブリ
ルアン散乱はそれぞれ光学的フォノンおよび音響的フォ
ノンとの非線形相互作用による非弾性散乱であり、その
波長は入射光とは異なったものとなる。ラマン散乱で
は、その周波数シフトは約１３ＴＨｚ（波長で約１００
ｎｍ）と比較的大きいが、ブリルアン散乱の場合にはそ
の周波数シフトは約１０ＧＨｚ（波長換算で約０．１ｎ
ｍ）と小さい。2. Description of the Related Art When light in the visible portion is incident on an optical fiber,
Backscattered light that scatters at an angle of 90 ° or more with respect to the incident angle is generated. When the spectrum of this backscattered light is measured, it can be seen that the scattered light mainly contains three components. They are Rayleigh scattered light, Raman scattered light, and Brillouin scattered light. Rayleigh scattered light is generated by a slight fluctuation of the refractive index of the optical fiber glass, and its wavelength is the same as that of the incident light. On the other hand, Raman and Brillouin scatterings are inelastic scatterings due to nonlinear interaction with optical phonons and acoustic phonons, respectively, and their wavelengths are different from the incident light. In Raman scattering, the frequency shift is about 13 THz (about 100 at wavelength).
However, in the case of Brillouin scattering, the frequency shift is about 10 GHz (about 0.1 n in terms of wavelength).
m) small.

【０００３】これらの散乱光のうち、ブリルアン散乱が
最近特に注目を集めている。その理由は、ブリルアン周
波数シフトは歪みおよび温度依存性を有するため、これ
を利用して歪みと温度のセンシング（検出）が可能とな
るからである。光ファイバの長さ方向の各位置ｚにおけ
るブリルアン周波数シフトを測定すれば、歪みと温度の
分布のセンシングが可能となる。これを可能とする方法
としてＢＯＴＤＡ（Brillouin Optical Fiber Time-Dom
ain Analysis；ブリルアン光時間領域解析) が知られて
いる。Of these scattered lights, Brillouin scattering has recently attracted particular attention. The reason is that the Brillouin frequency shift has strain and temperature dependence, and it is possible to sense strain and temperature by utilizing this. By measuring the Brillouin frequency shift at each position z in the length direction of the optical fiber, the strain and temperature distribution can be sensed. As a method that enables this, BOTDA (Brillouin Optical Fiber Time-Dom)
ain Analysis; Brillouin optical time domain analysis) is known.

【０００４】ＢＯＴＤＡでは、パルス光である第１の光
と、それとは別の第２の光を光ファイバ中で対向して伝
搬させる。いま、第１の光の周波数ν１と第２の光の周
波数ν２の差Δν＝ν１−ν２を光ファイバのブリルア
ン周波数シフトν_Bの近傍値に一致させたとする。この
状態で第１の光と第２の光が光ファイバ中で出会ったと
き、ブリルアン効果により第２の光のパワーは増加す
る。ＢＯＴＤＡではこの増加量を測定すべき信号とみな
す（この方法を、説明の便宜上ブリルアン利得法と呼ぶ
ことにする）。In BOTDA, the first light, which is pulsed light, and the second light, which is different from the first light, are caused to propagate in an optical fiber so as to face each other. Now, it is assumed that the difference Δν = ν1-ν2 between the frequency ν1 of the first light and the frequency ν2 of the second light is matched with a value near the Brillouin frequency shift ν _B of the optical fiber. In this state, when the first light and the second light meet in the optical fiber, the power of the second light increases due to the Brillouin effect. In BOTDA, this increase amount is regarded as a signal to be measured (this method will be referred to as a Brillouin gain method for convenience of description).

【０００５】ブリルアン利得法では、その信号（第２の
光の増加量）のパワー（強度）を、第１の光が光ファイ
バに入射してから、第１の光と第２の光が出会い、第１
の光により増幅された第２の光が、第１の光が光ファイ
バに入射した点に到達するまでの遅延時間ｔの関数とし
て測定し、その測定値をＳ_B（ｔ，Δν）とする。さら
にＳ_B（ｔ，Δν）を、種々のΔνについて測定し、デ
ータ群｛Ｓ_B（ｔ，Δν）；Δν｝を得る。ここで遅延
時間ｔは、光ファイバの長さ方向に沿った位置座標ｚと
次の関係がある。In the Brillouin gain method, the power (intensity) of the signal (increased amount of second light) is met by the first light and the second light after the first light enters the optical fiber. , First
Of the second light amplified by the first light is measured as a function of the delay time t until the first light reaches the point of incidence on the optical fiber, and the measured value is S _B (t, Δν) . Further, S _B (t, Δν) is measured for various Δν, and a data group {S _B (t, Δν); Δν} is obtained. Here, the delay time t has the following relationship with the position coordinate z along the length direction of the optical fiber.

【０００６】[0006]

【数１】ｔ＝（１／Ｖ₁＋１／Ｖ₂）ｚ（１）ここで、Ｖ₁およびＶ₂はそれぞれ第１および第２の光
の、光ファイバ中での速度である。そこで、上記データ
群｛Ｓ_B（ｔ，Δν）；Δν｝において、ｔを固定し
て、Ｓ_B（ｔ，Δν）を最大にするΔνを求めると、そ
れは式（１）で表される光ファイバの長さ方向の位置ｚ
におけるブリルアン周波数シフトと一致する。すなわ
ち、ブリルアン周波数シフト分布ν_B（ｚ）が求まるこ
とになる。## EQU1 ## t = (1 / V ₁ + 1 / V ₂ ) z (1) where V ₁ and V ₂ are the velocities of the first and second lights in the optical fiber, respectively. Then, in the above data group {S _B (t, Δν); Δν}, when t is fixed and Δν that maximizes S _B (t, Δν) is obtained, it is expressed by the formula (1). Position z in the length direction of the fiber
Coincides with the Brillouin frequency shift at. That is, the Brillouin frequency shift distribution ν _B (z) is obtained.

【０００７】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ブリルアン利得法による測定方法には次のような問題点
がある。すなわち、大きな信号を得ようとして、第１あ
るいは第２の光のパワーを上げると、第１のパルスの光
はブリルアン効果による第２の光との相互作用により、
光ファイバを伝搬するにつれ、自らのエネルギーを失
う。その結果、たとえ光ファイバの損失が無視できるほ
ど小さい場合でも、光ファイバの遠端付近では、第１の
パルスの光は減衰してしまう。また、この減衰量は、光
周波数差Δνに依存して異なる。However, the above-mentioned measurement method by the Brillouin gain method has the following problems. That is, when the power of the first or second light is increased in an attempt to obtain a large signal, the light of the first pulse interacts with the second light by the Brillouin effect,
As it propagates through an optical fiber, it loses its energy. As a result, the light of the first pulse is attenuated near the far end of the optical fiber, even if the loss in the optical fiber is negligible. Further, this attenuation amount differs depending on the optical frequency difference Δν.

【０００８】このことは、光周波数差Δνが、ブリルア
ン周波数シフトν_Bに一致するか、あるいはそれに近い
場合のみ、ブリルアン効果が起きることを考えれば、容
易に理解できよう。したがって、光ファイバ遠端付近の
光ファイバ区間（この区間の座標を［ｚ_m，ｚ_m＋ｄ
ｚ］とする）に入射する第１の光パワー、すなわち区間
［ｚ_m−ｄｚ，ｚ_m］を伝搬する第１の光パワーは、光
周波数差Δν依存性がある。よって、この区間［ｚ_m−
ｄｚ，ｚ_m］を伝搬する第１の光のパワーのΔν依存性
を考慮せずに、ただ単純に区間［ｚ_m，ｚ_m＋ｄｚ］か
らの信号Ｓ_B（ｔ_m，Δν）（ここでｔ_mとｚ_mは、式
（１）の関係で結ばれている）を最大とするΔνを、区
間［ｚ_m，ｚ_m＋ｄｚ］におけるブリルアン周波数シフ
トν_Bとみなすと、その測定値には非常に大きな誤差を
伴うという結果になってしまう。This can be easily understood by considering that the Brillouin effect occurs only when the optical frequency difference Δν is equal to or close to the Brillouin frequency shift ν _B. Therefore, the optical fiber section near the far end of the optical fiber (the coordinates of this section are [z _m , z _m + d
z]), that is, the first optical power propagating in the section [z _m -dz, z _m ] has an optical frequency difference Δν dependency. Therefore, this section [z _m −
Without considering the Δν dependence of the power of the first light propagating in dz, z _m ], simply the signal S _B (t _m , Δν) from the interval [z _m , z _m + dz] (where t _m and z _m are connected by the relation of the equation (1)), and Δν that maximizes the relationship is regarded as the Brillouin frequency shift ν _B in the interval [z _m , z _m + dz], the measured value is This results in a very large error.

【０００９】以上、ブリルアン利得法の問題点を説明し
た。ＢＯＴＤＡには、それと対になる、ブリルアン損失
法というものもある。ブリルアン損失法の場合は、第１
の光の周波数ν１と第２の光の周波数ν２の差Δν＝ν
１−ν２を−ν_Bの近傍値に一致させる（Δν〜−
ν_B）。この状態で第１の光と第２の光が光ファイバ中
で出会ったとき、ブリルアン効果により第２の光のパワ
ーは減衰する。ブリルアン損失法ではこの減衰量を測定
すべき信号とみなす。その後の測定手順は、ブリルアン
利得法の場合と全く変わらない。すなわち、この信号の
パワーを、第１の光が光ファイバに入射してから、第１
の光と第２の光が出会い、第１の光により減衰した第２
の光が、第１の光が光ファイバに入射した点に到達する
までの遅延時間ｔの関数として測定し、それをＳ
_B（ｔ，Δν）とする。さらにＳ_B（ｔ，Δν）を、種
々のΔνについて測定し、データ群｛Ｓ_B（ｔ，Δ
ν）；Δν｝を得る。そして、データ群｛Ｓ_B（ｔ，Δ
ν）；Δν｝において、ｔを固定して、Ｓ_B（ｔ，Δ
ν）を最大にするΔνを求めると、それは式（１）で表
される光ファイバの長さ方向の位置ｚにおけるブリルア
ン周波数シフトと一致する。すなわち、ブリルアン周波
数シフト分布ν_B（ｚ）が求まることになる。The problems of the Brillouin gain method have been described above. BOTDA also has a pair of Brillouin loss methods. In the case of the Brillouin loss method, the first
Difference between the frequency ν1 of the second light and the frequency ν2 of the second light Δν = ν
Match 1-ν2 with a value near -ν _B (Δν ~-
ν _B ). In this state, when the first light and the second light meet in the optical fiber, the power of the second light is attenuated by the Brillouin effect. The Brillouin loss method regards this attenuation as the signal to be measured. The subsequent measurement procedure is completely the same as that of the Brillouin gain method. That is, the power of this signal is changed to the first power after the first light enters the optical fiber.
Light and the second light meet, the second light attenuated by the first light
Of light is measured as a function of the delay time t for the first light to reach the point of incidence on the optical fiber, which is S
Let _B (t, Δν). Further, S _B (t, Δν) is measured for various Δν, and the data group {S _B (t, Δν
ν); Δν} is obtained. Then, the data group {S _B (t, Δ
ν); Δν}, with t fixed, S _B (t, Δ
When Δν that maximizes ν) is obtained, it agrees with the Brillouin frequency shift at the position z in the length direction of the optical fiber represented by the equation (1). That is, the Brillouin frequency shift distribution ν _B (z) is obtained.

【００１０】ブリルアン損失法がブリルアン利得法と異
なる点は、ブリルアン利得法では、上述のように、大き
な信号を得ようとして、第１あるいは第２の光のパワー
を上げると、第１のパルスの光はブリルアン効果による
第２の光との相互作用により、光ファイバを伝搬するに
つれ、自らのエネルギーを失ってしまうが、ブリルアン
損失法では、逆に第１のパルスの光はブリルアン効果に
より第２の光からエネルギーを得ることである。すなわ
ち、信号パワーの点では、ブリルアン損失法の方がブリ
ルアン利得法よりも優れているといえる。しかしなが
ら、ブリルアン損失法もブリルアン利得法の場合と同様
に、光ファイバ遠端付近の光ファイバ区間［ｚ_m，ｚ_m
＋ｄｚ］に入射する第１の光のパワー、すなわち区間
［ｚ_m−ｄｚ，ｚ_m］を伝搬する第１の光のパワーは、
光周波数差Δν依存性がある。従って、これを補正しな
い限り、ブリルアン利得法の場合と同様に、高精度なブ
リルアン周波数シフト分布ν_B（ｚ）の測定はできな
い。The difference between the Brillouin loss method and the Brillouin gain method is that in the Brillouin gain method, when the power of the first or second light is increased in order to obtain a large signal, as described above, The light loses its energy as it propagates through the optical fiber due to the interaction with the second light due to the Brillouin effect. In contrast, in the Brillouin loss method, the light of the first pulse has the second effect due to the Brillouin effect. It is to get energy from the light of. That is, it can be said that the Brillouin loss method is superior to the Brillouin gain method in terms of signal power. However, the Brillouin loss method is similar to the Brillouin gain method, and the optical fiber section [z _m , z _m near the far end of the optical fiber is used.
The power of the first light incident on + dz], that is, the power of the first light propagating in the section [z _m −dz, z _m ] is
There is an optical frequency difference Δν dependency. Therefore, unless this is corrected, the Brillouin frequency shift distribution ν _B (z) cannot be measured with high accuracy as in the case of the Brillouin gain method.

【００１１】本発明の目的は、上記のような従来技術の
状況に鑑み、ＢＯＴＤＡ法におけるブリルアン周波数シ
フト分布の測定精度を向上させることを図ったブリルア
ン周波数シフト分布測定方法およびその方法を実施する
測定装置を提供することにある。In view of the situation of the prior art as described above, an object of the present invention is to improve the measurement accuracy of the Brillouin frequency shift distribution in the BOTDA method and a measurement for implementing the Brillouin frequency shift distribution measuring method. To provide a device.

【００１２】[0012]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明によるブリルアン周波数シフト分布測定方法
は、ブリルアン効果による第２の光の増加量である上述
の信号（以下、ＢＯＴＤＡ信号と呼ぶ）を測定するだけ
でなく、後方レイリー散乱光あるいは後方ラマン散乱光
をも測定し、この測定データを使用してＢＯＴＤＡ信号
を補正することで、ＢＯＴＤＡ法におけるブリルアン周
波数シフト分布の測定精度を向上させる。In order to achieve the above object, the Brillouin frequency shift distribution measuring method according to the present invention uses the above-mentioned signal (hereinafter referred to as BOTDA signal) which is an increase amount of the second light due to the Brillouin effect. Not only is measured, but also backward Rayleigh scattered light or backward Raman scattered light is measured, and the BOTDA signal is corrected using this measurement data, thereby improving the measurement accuracy of the Brillouin frequency shift distribution in the BOTDA method.

【００１３】さらに詳しくは、本発明の測定方法は、そ
の第１の形態として、光ファイバに２つの光を対向して
伝搬させ、上記２つの光のうち少なくとも一方の光をパ
ルス光とし、上記パルス光を第１の光とし他方の光を第
２の光とし、上記第１の光の周波数ν１と上記第２の光
の周波数ν２の差Δν＝ν１−ν２を上記光ファイバの
ブリルアン周波数シフトν_Bの近傍値に一致させ、その
状態で、上記第１の光と上記第２の光が出会ったときに
上記第１の光により増幅された上記第２の光のパワーの
増加量を信号とし、あるいは上記第１の光の周波数ν１
と上記第２の光の周波数ν２の差Δν＝ν１−ν２を−
ν_Bの近傍値に一致させ、その状態で、上記第１の光と
上記第２の光が出会ったときに、上記第１の光により減
衰を受けた上記第２の光のパワーの減衰量を信号とし、
上記信号のパワーを、上記第１の光が上記光ファイバに
入射してから、上記第１の光と上記第２の光が出会い上
記第１の光により増幅された、あるいは、減衰を受けた
上記第２の光が上記第１の光が上記光ファイバに入射し
た点に到達するまでの遅延時間ｔの関数として測定し、
この測定した値をＳ_B（ｔ，Δν）とし、上記Ｓ
_B（ｔ，Δν）を種々のΔνについて測定し、その測定
データを基に上記光ファイバの長さ方向の位置ｚの関数
として、ブリルアン周波数シフト分布ν_B（ｚ）を測定
する方法において、上記第１の光による後方レイリー散
乱光のパワーを遅延時間ｔ_Rayの関数として測定し、こ
の測定した値をＳ_Ray（ｔ_Ray，Δν）とし、上記Ｓ_B
（ｔ，Δν）を上記Ｓ_Ray（ｔ_Ray，Δν）により補正
した信号から、上記光ファイバの長さ方向のブリルアン
周波数シフト分布ν_B（ｚ）を測定することを特徴とす
る。More specifically, as a first form of the measuring method of the present invention, two lights are made to propagate in an optical fiber so as to face each other, and at least one of the two lights is pulsed light, Using the pulsed light as the first light and the other light as the second light, the difference Δν = ν1-ν2 between the frequency ν1 of the first light and the frequency ν2 of the second light is calculated by the Brillouin frequency shift of the optical fiber. It is made to match the neighborhood value of ν _B , and in that state, when the first light and the second light meet, the increase amount of the power of the second light amplified by the first light is signaled. Or the frequency ν1 of the first light
And the difference Δν = ν1-ν2 between the frequencies ν2 of the second light and −
The amount of attenuation of the power of the second light attenuated by the first light when the first light and the second light meet in the vicinity of ν _B in that state. As a signal,
The power of the signal is amplified or attenuated by the first light when the first light and the second light meet after the first light enters the optical fiber. Measuring the second light as a function of the delay time t until the first light reaches the point where the first light is incident on the optical fiber,
Let this measured value be S _B (t, Δν)
_{In the method} of measuring _B (t, Δν) for various Δν and measuring the Brillouin frequency shift distribution ν _B (z) as a function of the position z in the length direction of the optical fiber based on the measured data, The power of the backward Rayleigh scattered light by the first light is measured as a function of the delay time t _Ray , and the measured value is S _Ray (t _Ray , Δν), and the above S _B
It is characterized in that the Brillouin frequency shift distribution ν _B (z) in the length direction of the optical fiber is measured from a signal obtained by correcting (t, Δν) by the above S _Ray (t _Ray , Δν).

【００１４】また、本発明の測定方法は、その第２の形
態として、上記第１の光による後方ラマン散乱光のパワ
ーを遅延時間ｔ_Ramの関数、すなわち上記光ファイバの
長さ方向に沿った位置ｚの関数として測定し、この測定
した値をＳ_Ram（ｔ_Ram，Δν）とし、上記Ｓ_B（ｔ，
Δν）を上記Ｓ_Ram（ｔ_Ram，Δν）により補正した信
号から、上記光ファイバの長さ方向のブリルアン周波数
シフト分布ν_B（ｚ）を測定することを特徴とする。As a second form of the measuring method of the present invention, the power of the backward Raman scattered light by the first light is a function of the delay time t _Ram , that is, along the length direction of the optical fiber. It is measured as a function of the position z, and the measured value is S _Ram (t _Ram , Δν), and S _B (t,
It is characterized in that the Brillouin frequency shift distribution ν _B (z) in the length direction of the optical fiber is measured from the signal obtained by correcting Δν) by S _Ram (t _Ram , Δν).

【００１５】さらに、本発明の測定方法は、その実施形
態として、光ファイバの一端からパルス光の第１光を入
射し同時に上記光ファイバの他端から第２光を入射して
上記第１の光と上記第２の光を対向して伝搬させる工程
と、上記第１の光の周波数ν１と上記第２の光の周波数
ν２の差Δν＝ν１−ν２を−ν_Bまたはν_B（ν_Bは
上記光ファイバのブリルアン周波数シフト）の近傍値に
設定する工程と、ブリルアン効果による上記第２光のパ
ワー減衰量に対応する値Ｓ_B（ｔ，Δν）を検出する工
程と、上記第１光による後方レイリー散乱光の強度に対
応する値Ｓ_Ray（ｔ_Ray，Δν）を検出する工程と、上
記Ｓ_B（ｔ，Δν）、上記Ｓ_Ray（ｔ_Ray，Δν）をそ
れぞれ位置ｚの関数Ｐ_B（ｚ，Δν）、Ｐ_Ray（ｚ，Δ
ν）に変換し、ＢＹＲ（ｚ，Δν）＝Ｐ_B（ｚ，Δν）
／Ｐ_Ray（ｚ，Δν）を計算する工程と、以上の全て工
程をΔνを変化させて実施して上記光ファイバの各位置
ｚにおいて上記ＢＹＲ（ｚ，Δν）の値を最大とする｜
Δν｜の値、すなわちブリルアン周波数シフトν
_B（ｚ）を求める工程とを有することを特徴とする。Furthermore, the measuring method of the present invention is, as an embodiment thereof, that the first light of pulsed light is made incident from one end of the optical fiber and at the same time the second light is made incident from the other end of the optical fiber. A step of propagating the light and the second light in opposition, and a difference Δν = ν1-ν2 between the frequency ν1 of the first light and the frequency ν2 of the second light is -ν _B or ν _B (ν _B Is a value close to the Brillouin frequency shift of the optical fiber), a value S _B (t, Δν) corresponding to the power attenuation amount of the second light due to the Brillouin effect, and the first light To detect the value S _Ray (t _Ray , Δν) corresponding to the intensity of the backward Rayleigh scattered light by S _b (t, Δν) and S _Ray (t _Ray , Δν), respectively, as a function P of the position z. _B (z, Δν), P _Ray (z, Δν
ν), and BYR (z, Δν) = P _B (z, Δν)
/ P _Ray (z, Δν) and all the above steps are performed by changing Δν to maximize the value of BYR (z, Δν) at each position z of the optical fiber.
Value of Δν |, that is, Brillouin frequency shift ν
_And a step of obtaining _B (z).

【００１６】さらに、本発明の測定方法は、他の実施形
態として、上記第１光による後方ラマン散乱光の強度に
対応する値Ｓ_Ram（ｔ_Ram，Δν）を検出する工程と、
上記Ｓ_B（ｔ，Δν）、上記Ｓ_Ram（ｔ_Ram，Δν）を
それぞれ位置ｚの関数Ｐ_B（ｚ，Δν）、Ｐ_Ram（ｚ，
Δν）に変換し、ＢＭＲ（ｚ，Δν）＝Ｐ_B（ｚ，Δ
ν）／Ｐ_Ram（ｚ，Δν）を計算する工程と、以上の全
て工程をΔνを変化させて実施して上記光ファイバの各
位置ｚにおいて上記ＢＭＲ（ｚ，Δν）の値を最大とす
る｜Δν｜の値、すなわちブリルアン周波数シフトν_B
（ｚ）を求める工程とを有することを特徴とする。Further, the measuring method of the present invention, as another embodiment, a step of detecting a value S _Ram (t _Ram , Δν) corresponding to the intensity of the backward Raman scattered light by the first light,
The above S _B (t, Δν) and the above S _Ram (t _Ram , Δν) are respectively functions P _B (z, Δν) and P _Ram (z,
Δν), and BMR (z, Δν) = P _B (z, Δ
ν) / P _Ram (z, Δν) and all the above steps are performed by changing Δν to maximize the value of BMR (z, Δν) at each position z of the optical fiber. The value of │Δν│, that is, the Brillouin frequency shift ν _B
(Z) is obtained.

【００１７】本発明による測定装置は、ブリルアン効果
によるＢＯＴＤＡ信号を測定する手段だけでなく、後方
レイリー散乱光あるいは後方ラマン散乱光も測定する手
段を有し、かつその測定データを使用してＢＯＴＤＡ信
号を補正する手段も有する。The measuring device according to the present invention has not only means for measuring the BOTDA signal due to the Brillouin effect, but also means for measuring the backward Rayleigh scattered light or the backward Raman scattered light, and using the measurement data thereof. It also has a means for correcting.

【００１８】さらに詳しくは、本発明の測定装置は、そ
の第１の形態として、２つの光のうち少なくとも一方の
光をパルス光として、上記パルス光を第１の光とし、他
方の光を第２の光とし、光ファイバに上記２つの光を対
向して伝搬させる光伝搬手段と、上記第１の光の周波数
ν１と上記第２の光の周波数ν２の差Δν＝ν１−ν２
を上記光ファイバのブリルアン周波数シフトν_Bの近傍
値に一致させる、あるいは上記周波数差Δνを−ν_Bの
近傍値に一致させることが可能な周波数制御手段と、上
記Δνが上記ν_Bの近傍値である状態で上記第１の光と
上記第２の光が出会ったときにブリルアン効果により増
幅された上記第２の光のパワーの増加量を信号とし、あ
るいは上記Δνが上記−ν_Bの近傍値である状態で上記
第１の光と上記第２の光が出会ったときにブリルアン効
果により減衰を受けた上記第２の光のパワーの減衰量を
信号とし、上記信号のパワーを上記第１の光が上記光フ
ァイバに入射してから、上記第１の光と上記第２の光が
出会い、上記第１の光により増幅された、あるいは、減
衰を受けた上記第２の光が上記第１の光が光ファイバに
入射した点に到達するまでの遅延時間ｔの関数として測
定する第１の測定手段と、上記第１の測定手段で測定さ
れた測定データをＳ_B（ｔ，Δν）とし、種々の周波数
差Δνに関するＳ_B（ｔ，Δν）のデータから、上記光
ファイバの長さ方向のブリルアン周波数シフト分布ν_B
（ｚ）を計算する演算手段とを有するブリルアン周波数
シフトの測定装置において、上記第１の光による後方レ
イリー散乱光のパワーを遅延時間ｔ_Rayの関数として測
定する第２の測定手段と、上記第２の測定手段で測定さ
れた測定データをＳ_Ray（ｔ_Ray，Δν）とし、上記Ｓ
_B（ｔ，Δν）を上記Ｓ_Ray（ｔ_Ray，Δν）により補
正する補正手段とを有し、上記演算手段は、上記補正手
段で補正したデータから上記光ファイバの長さ方向のブ
リルアン周波数シフト分布ν_B（ｚ）を算出することを
特徴とする。More specifically, the measuring apparatus of the present invention has, as a first form thereof, at least one of the two lights as pulsed light, the pulsed light as the first light, and the other light as the first light. And a difference between the frequency ν1 of the first light and the frequency ν2 of the second light and a light propagating means for propagating the two lights in an optical fiber in an opposed manner.
With a frequency control means capable of matching the neighborhood value of the Brillouin frequency shift ν _B of the optical fiber, or matching the frequency difference Δν with the neighborhood value of −ν _B , and the above Δν is the neighborhood value of ν _B. In the state where the first light and the second light meet, the increase amount of the power of the second light amplified by the Brillouin effect is used as a signal, or Δν is in the vicinity of −ν _B When the first light and the second light meet at a value, the attenuation amount of the power of the second light attenuated by the Brillouin effect is used as a signal, and the power of the signal is set to the first power. First light and the second light encounter each other after the first light has entered the optical fiber, and the second light amplified or attenuated by the first light is the second light. Until the light of 1 reaches the point of incidence on the optical fiber S _B (t, Δν) relating to various frequency differences Δν, where S _B (t, Δν) is the measurement data measured by the first measurement means and the measurement data measured by the first measurement means. From the data of, the Brillouin frequency shift distribution ν _{B in} the length direction of the optical fiber
In a Brillouin frequency shift measuring device having a calculating means for calculating (z), second measuring means for measuring the power of the backward Rayleigh scattered light by the first light as a function of delay time t _Ray , and the second measuring means. Let S _Ray (t _Ray , Δν) be the measurement data measured by the second measuring means, and
_B (t, Δν) is corrected by S _Ray (t _Ray , Δν), and the calculating means uses the data corrected by the correcting means to shift the Brillouin frequency in the length direction of the optical fiber. The feature is that the distribution ν _B (z) is calculated.

【００１９】また、本発明の測定方法は、第２の形態と
して、上記第１の光による後方ラマン散乱光のパワーを
遅延時間ｔ_Ramの関数として測定する第２の測定手段
と、上記第２の測定手段で測定された測定データをＳ
_Ram（ｔ_Ram，Δν）とし、上記Ｓ_B（ｔ，Δν）を上
記Ｓ_Ram（ｔ_Ram，Δν）により補正する補正手段とを
有し、上記演算手段は、上記補正手段で補正したデータ
から上記光ファイバの長さ方向のブリルアン周波数シフ
ト分布ν_B（ｚ）を算出することを特徴とする。次に、
上記構成による本発明の作用を説明する。As a second mode, the measuring method of the present invention further comprises second measuring means for measuring the power of the backward Raman scattered light by the first light as a function of the delay time t _Ram , and the second measuring means. S measurement data measured by the measuring means of
_Ram (t _Ram , Δν), and correction means for correcting S _B (t, Δν) with S _Ram (t _Ram , Δν), and the calculation means uses the data corrected by the correction means. It is characterized in that the Brillouin frequency shift distribution ν _B (z) in the length direction of the optical fiber is calculated. next,
The operation of the present invention having the above configuration will be described.

【００２０】前述したように、ＢＯＴＤＡ信号の周波数
差Δν依存性は、着目した光ファイバ区間［Ｚｎ，Ｚ
ｎ＋ｄｚ］で起きたブリルアン効果によるものと、上
記光ファイバ区間に入射する第１の光パルスのパワー
の、Δν依存性によるものが合成されたものである。本
来、測定すべきものは上記である。そこで、本発明
は、これら、を分離するために、上記のようにＢＯ
ＴＤＡ信号の測定の他に、ＢＯＴＤＡにおける第１の光
パルスによる後方レイリー散乱光あるいは後方ラマン散
乱光を測定する。後方レイリー散乱光あるいは後方ラマ
ン散乱光のパワーは、散乱点における第１の光パルスの
パワーに比例するため、これらの測定値から、上述の
が得られる。そこで、その測定データを用いて、ＢＯＴ
ＤＡ信号のΔν依存性測定値を補正することにより、正
確なブリルアン周波数シフトの測定が可能となる。As described above, the frequency difference Δν dependence of the BOTDA signal is dependent on the focused optical fiber section [Zn, Z
[n + dz] due to the Brillouin effect and the Δν dependence of the power of the first optical pulse incident on the optical fiber section are combined. Originally, what should be measured is the above. Therefore, in order to separate these, the present invention uses BO as described above.
In addition to the measurement of the TDA signal, the backward Rayleigh scattered light or the backward Raman scattered light due to the first light pulse in BOTDA is measured. Since the power of the backward Rayleigh scattered light or the backward Raman scattered light is proportional to the power of the first light pulse at the scattering point, the above is obtained from these measured values. Therefore, using the measured data, BOT
Correcting the Δν-dependent measurement of the DA signal allows an accurate Brillouin frequency shift measurement.

【００２１】この補正は、ブリルアン利得法、ブリルア
ン損失法の何れの場合にも有効であるが、特にブリルア
ン損失法に適用した場合には、前述のようにＢＯＴＤＡ
信号がブリルアン効果により増大しているため、ブリル
アン周波数シフトの測定精度の向上および測定距離の拡
大が同時に図れる。This correction is effective for both the Brillouin gain method and the Brillouin loss method, but when it is applied to the Brillouin loss method, as described above, BOTDA is used.
Since the signal increases due to the Brillouin effect, it is possible to improve the measurement accuracy of the Brillouin frequency shift and increase the measurement distance at the same time.

【００２２】[0022]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を詳細に説明する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

【００２３】（第１の実施形態）まず最初に、本発明の
第１の実施形態の測定方法について説明する。(First Embodiment) First, a measuring method according to a first embodiment of the present invention will be described.

【００２４】図１の（ａ）図は、本発明を説明するため
の光ファイバのブリルアン周波数シフト分布のモデルを
示す。区間［０，ｚ_m］と測定のために着目する微小区
間［ｚ_m，ｚ_m＋ｄｚ］のブリルアン周波数シフトは、
それぞれν_B1およびν_B2とする。また、対向して伝搬さ
せる第１の光（パルス）の入射パワー（強度）はＰ
₁（ｚ＝０における左側からの入射パワー）および第２
の光（連続光）の入射パワーはＰ₂（ｚ＝ｚ_m＋ｄｚに
おける右側からの入射パワー）とする。このとき第１の
光がある位置ｚまで伝搬したときのパワーＰ₁（ｚ，Δ
ν）は、FIG. 1A shows a model of Brillouin frequency shift distribution of an optical fiber for explaining the present invention. The Brillouin frequency shift of the interval [0, z _m ] and the minute interval [z _m , z _m + dz] of interest for measurement is
Let ν _B1 and ν _B2 , respectively. Further, the incident power (intensity) of the first light (pulse) propagated in the opposite direction is P
₁ (incident power from the left side at z = 0) and second
The incident power of the light (continuous light) is P ₂ (incident power from the right side at z = z _m + dz). At this time, the power P ₁ (z, Δ when the first light propagates to a certain position z
ν) is

【００２５】[0025]

【数２】Ｐ₁（ｚ，Δν）＝Ｐ₁・ｅｘｐ（−α₁ｚ）・Ｄ（ｚ，Δν）（２）となる。ここで、Δνは、第１の光の周波数ν１と第２
の光の周波数ν２の差Δν＝ν１−ν２である。α
₁は、第１の光の周波数ν１波に対する光ファイバの損
失係数である。また、Ｄ（ｚ，Δν）は、第１の光が区
間［０，ｚ_m］を伝搬するときに生じたブリルアン効果
により、第１の光と第２の光との間にエネルギーの交換
が起こり、第１の光のパワーが変化することを示す、パ
ワー変化係数である。(2) P ₁ (z, Δν) = P ₁ · exp (−α ₁ z) · D (z, Δν) (2) Where Δν is the frequency of the first light ν1 and the second
Difference Δν = ν1-ν2 of the frequency ν2 of the light. α
₁ is the loss coefficient of the optical fiber for the frequency ν1 wave of the first light. Further, D (z, Δν) is the energy exchange between the first light and the second light due to the Brillouin effect generated when the first light propagates in the section [0, z _m ]. It is a power change coefficient indicating that the power of the first light changes when it occurs.

【００２６】Ｄ（ｚ，Δν）の特徴は以下の通りであ
る。The characteristics of D (z, Δν) are as follows.

【００２７】・ブリルアン効果がないときは、Ｄ（ｚ，
Δν）＝１である。When there is no Brillouin effect, D (z,
Δν) = 1.

【００２８】・Δν＝−ν_Bのとき、Ｄ（ｚ，Δν）は
極大値をとり、その近傍では、Δνが−ν_Bから離れる
に従い、１に漸近する。When Δν = −ν _B , D (z, Δν) has a maximum value, and in the vicinity thereof, as Δν moves away from −ν _B , it gradually approaches 1.

【００２９】・Δν＝ν_Bのとき、Ｄ（ｚ，Δν）は極
小値をとり、その近傍では、Δνがν_Bから離れるに従
い、１に漸近する。When Δν = ν _B , D (z, Δν) takes a minimum value, and in the vicinity thereof, as Δν moves away from ν _B , it gradually approaches 1.

【００３０】・ｚが増えると、ブリルアン効果が増大す
るので、Δν＝−ν_Bのとき、Ｄ（ｚ，Δν）も増加
し、Δν＝ν_Bのときは、Ｄ（ｚ，Δν）は減少する。Since the Brillouin effect increases as z increases, D (z, Δν) also increases when Δν = −ν _B , and D (z, Δν) decreases when Δν = ν _B. To do.

【００３１】従って、Δνを−ν_Bの近傍で、−ν_B−
２δ → −ν_B−δ → −ν_B→ −ν_B＋δ →
−ν_B＋２δと変化させると、図１の（ｂ）図に示す
ように、曲線１→２→３→２→１のように、第１の光パ
ワーＰ₁（ｚ，Δν）が変化する。また、Δνをν_Bの
近傍で、−ν_B−２δ → −ν_B−δ → −ν_B
→ −ν_B＋δ → −ν_B＋２δと変化させると、図
１の（ｃ）図に示すように、曲線１→４→５→４→１の
ように、第１の光パワーＰ₁（ｚ，Δν）が変化する。[0031] Thus, the Δν near the -v _B, -v _B -
2 δ → −ν _B −δ → −ν _B → −ν _B + δ →
When changed to −ν _B + 2δ, the first optical power P ₁ (z, Δν) changes as shown by the curve 1 → 2 → 3 → 2 → 1 as shown in FIG. . Further, in the vicinity of the _{_{Δν ν B, -ν B -2δ →}} -ν B -δ → -ν B
When changed to → −ν _B + δ → −ν _B + 2δ, as shown in the diagram (c) of FIG. 1, as shown in the curve 1 → 4 → 5 → 4 → 1, the first optical power P ₁ (z , Δν) changes.

【００３２】さて、このようにΔνに対してパワーが変
化する第１の光が、微小区間［ｚ_m，ｚ_m＋ｄｚ］に入
射し、第２の光のパワーをブリルアン効果により変化さ
せ、その第２の光が区間［０，ｚ_m］を伝搬して、位置
０に到達し、後述の光検出器（図３、図４の９）により
検出される。このとき、第２の光のパワーの変化分の絶
対値が、ＢＯＴＤＡ信号となる。微小区間［ｚ_m，ｚ_m
＋ｄｚ］のブリルアン効果に基づくＢＯＴＤＡ信号Ｐ_B
（ｚ_m，Δν）は、以下のようになる。In this way, the first light whose power changes with respect to Δν enters the minute section [z _m , z _m + dz] and changes the power of the second light by the Brillouin effect. The second light propagates in the section [0, z _m ], reaches the position 0, and is detected by the photodetector (9 in FIGS. 3 and 4) described later. At this time, the absolute value of the change in the power of the second light becomes the BOTDA signal. Minute section [z _m , z _m
+ Dz] BOTDA signal P _B based on Brillouin effect
(Z _m , Δν) is as follows.

【００３３】[0033]

【数３】Ｐ_B(z_m, Δν) ＝Ｐ₁(z_m, Δν) ・Ｐ₂・g(Δν，ν_B2) ・dz・exp (-α₂z_m )/ Ａ（３）ここで、ｇ（Δν，ν_B）は、ブリルアン利得であり、
以下に示すようにローレンツ型の特性を示すことが知ら
れている。P _B (z _m , Δν) = P ₁ (z _m , Δν) ・ P ₂・ g (Δν, ν _B2 ) ・ dz ・ exp (-α ₂ z _m ) / A (3) where , G (Δν, ν _B ) is the Brillouin gain,
It is known to exhibit Lorentz type characteristics as shown below.

【００３４】[0034]

【数４】 g(Δν，ν_B) ＝ g₀・( Δν_B/2)² / {(|Δν|-ν_B)² ＋（Δν_B/2)² } （４）ここで、ｇ₀は、｜Δν｜＝ν_Bのときのブリルアン利
得を表すブリルアン利得係数であり、Δν_Bは、ブリル
アン線幅と呼ばれるものである。G (Δν, ν _B ) = g ₀ · (Δν _B / 2) ² / {(| Δν | -ν _B ) ² + (Δν _B / 2) ² } (4) where g ₀ Is a Brillouin gain coefficient that represents the Brillouin gain when | Δν | = ν _B , and Δν _B is called the Brillouin line width.

【００３５】式（３）、式（４）から、｜Δν｜がν_B
を中心とした幅Δν_Bの周波数領域に入るとき、ブリル
アン効果が効率良く起こることが分かる。光ファイバの
ブリルアン線幅Δν_Bを波長１．５５μｍで測定したと
ころ、その値は、およそ４０ＭＨｚであった。From equations (3) and (4), | Δν | is ν _B
It can be seen that the Brillouin effect occurs efficiently in the frequency region of width Δν _B centered at. When the Brillouin line width Δν _B of the optical fiber was measured at a wavelength of 1.55 μm, the value was about 40 MHz.

【００３６】また、式（３）におけるα₂は第２の光の
周波数ν２に対する光ファイバの損失係数である。さら
にＡは、光ファイバのコアの有効断面積である。Further, α ₂ in the equation (3) is a loss coefficient of the optical fiber with respect to the frequency ν ₂ of the second light. Further, A is the effective area of the core of the optical fiber.

【００３７】式（２）を式（３）に代入すると、Substituting equation (2) into equation (3),

【００３８】[0038]

【数５】Ｐ_B(z_m, Δν) ＝Ｐ₁・Ｐ₂・exp (-α₁ z_m- α₂ z_m) ・dz ・Ｄ(z_m, Δν) ・g(Δν, ν_B2 )/ Ａ（５）となる。P _B (z _m , Δν) = P ₁ · P ₂ · exp (-α ₁ z _m -α ₂ z _m ) ・ dz ・ D (z _m , Δν) ・ g (Δν, ν _B2 ) / A (5).

【００３９】ＢＯＴＤＡの測定では、Δνの変化量は高
々１ＧＨｚ程度であるので、そのときのα₁およびα₂
の周波数（波長）依存性は無視できる。従って、ＢＯＴ
ＤＡ信号Ｐ_B（ｚ_m，Δν）のΔν依存性は、式（５）
から分かるように、Ｄ（ｚ_m，Δν）・ｇ（Δν，
ν_B2）で決定される。この様子を、ブリルアン損失法の
場合を例にして示したものが図２である。図２の（ａ）
図は、Ｄ（ｚ_m，Δν）とｇ（Δν，ν_B2）をそれぞれ
示したものである。In the BOTDA measurement, the change amount of Δν is about 1 GHz at most, so α ₁ and α _{2 at} that time are changed.
The frequency (wavelength) dependence of is negligible. Therefore, BOT
The Δν dependence of the DA signal P _B (z _m , Δν) is expressed by the equation (5).
As can be seen from, D (z _m , Δν) · g (Δν,
ν _B2 ). FIG. 2 shows this state by taking the case of the Brillouin loss method as an example. Figure 2 (a)
The figure shows D (z _m , Δν) and g (Δν, ν _B2 ) respectively.

【００４０】図２の（ｂ）図は、ＢＯＴＤＡ信号Ｐ
_B（ｚ_m，Δν）のΔν依存性を示したものである。図
２の（ｂ）図から分かるように、ＢＯＴＤＡ信号が最大
値をとるΔνの値は、ν_mとなり、この値ν_mは微小区
間［ｚ_m，ｚ_m＋ｄｚ］における真のブリルアン周波数
シフトの値ν_B2とは異なっている。すなわち、ブリルア
ン損失法における、ＢＯＴＤＡ信号の増大効果を使用す
ると、ブリルアン周波数シフトの系統的測定誤差が発生
することが分かる。FIG. 2B shows the BOTDA signal P.
_This shows the dependence of _B (z _m , Δν) on Δν. As can be seen from FIG. 2B, the value of Δν at which the BOTDA signal has the maximum value is ν _m , and this value ν _m is the true Brillouin frequency shift in the minute section [z _m , z _m + dz]. It is different from the value ν _B2 . That is, it can be seen that the systematic measurement error of the Brillouin frequency shift occurs when the BOTDA signal increasing effect in the Brillouin loss method is used.

【００４１】後述の本発明の第１の実施形態では、この
系統的測定誤差を、後方レイリー散乱光の測定データを
使用して補正する。第１の光（パルス光）による、区間
［ｚ，ｚ＋ｄｚ］からの後方レイリー散乱光を、その第
１の光の入射端で測定すると、その受信パワーＰ
_Ray（ｚ，Δν）は良く知られたように、次式で表すこ
とが可能である。In the first embodiment of the present invention described later, this systematic measurement error is corrected using the measurement data of the backward Rayleigh scattered light. When the backward Rayleigh scattered light from the section [z, z + dz] by the first light (pulse light) is measured at the incident end of the first light, its reception power P
_Ray (z, Δν) can be expressed by the following equation, as is well known.

【００４２】[0042]

【数６】Ｐ_Ray(z，Δν) ＝Ｐ₁(z，Δν) ・Ｒ_Ray・dz・exp (-α₁z) （６）ここでＲ_Rayは、後方レイリー散乱係数である。したが
って、図１の（ａ）図における微小区間［ｚ_m，ｚ_m＋
ｄｚ］からの後方レイリー散乱光の受信パワーは、式
（２）と式（６）から、[6] _{P Ray (z, Δν) =} P 1 (z, Δν) · R Ray · dz · exp (-α 1 z) (6) where R _Ray is backward Rayleigh scattering coefficient. Therefore, the minute section [z _m , z _m + in FIG.
The received power of the backward Rayleigh scattered light from dz] can be calculated from the equations (2) and (6) as follows.

【００４３】[0043]

【数７】Ｐ_Ray(z_m, Δν) ＝Ｐ₁・exp(-2α₁ z_m) ・Ｒ_Ray・dz・Ｄ(z_m, Δν) （７）となる。P _Ray (z _m , Δν) = P ₁ · exp (−2α ₁ z _m ) · R _Ray · dz · D (z _m , Δν) (7)

【００４４】次に、ＢＯＴＤＡ信号Ｐ_B（ｚ_m，Δν）
と後方レイリー散乱光信号Ｒ_Ray（ｚ_m，Δν）の比
（＝ＢＹＲ（ｚ_m，Δν））をとると、式（５）と式
（７）からNext, the BOTDA signal P _B (z _m , Δν)
And the ratio of the backward Rayleigh scattered light signal R _Ray (z _m , Δν) (= BYR (z _m , Δν)), from Equation (5) and Equation (7),

【００４５】[0045]

【数８】ＢＹＲ(z_m，Δν) ＝Ｐ_B(z_m, Δν)/Ｐ_Ray(z_m, Δν) ＝Ｐ₂・exp(α₁ z_m−α₂z _m) ・g(Δν, ν_B2)/( Ａ・Ｒ_Ray) （８）を得る。この様に両者の比をとることにより、Ｄ
（ｚ_m，Δν）の項がキャンセル（消去）されるので、
ＢＹＲ（ｚ_m，Δν）に含まれるΔνの依存性のある項
は、ｇ（Δν，ν_B2）だけである。従って、ＢＹＲ（ｚ
_m，Δν）の最大値をとるΔνを測定することにより、
区間［ｚ_m，ｚ_m＋ｄｚ］におけるブリルアン周波数シ
フトの値ν_B2を正確に測定することが可能となる。BYR (z _m , Δν) = P _B (z _m , Δν) / P _Ray (z _m , Δν) = P ₂ · exp (α ₁ z _m −α ₂ z _m ) · g (Δν, We obtain ν _B2 ) / (A · R _Ray ) (8). By taking the ratio of the two in this way, D
Since the term of (z _m , Δν) is canceled (erased),
The only term that has a dependency on Δν included in BYR (z _m , Δν) is g (Δν, ν _B2 ). Therefore, BYR (z
By measuring Δν that takes the maximum value of _m , Δν),
It is possible to accurately measure the Brillouin frequency shift value ν _B2 in the section [z _m , z _m + dz].

【００４６】以上の説明では、測定する区間は、
［ｚ_m，ｚ_m＋ｄｚ］に限ったが、任意の区間［ｚ，ｚ
＋ｄｚ］でも同様にしてブリルアン周波数シフトを正確
に測定可能であることは容易に分かる。In the above description, the section to be measured is
Although it is limited to [z _m , z _m + dz], any interval [z, z
It is easily understood that the Brillouin frequency shift can be accurately measured in the same manner with + dz].

【００４７】また、以上の説明では、ＢＯＴＤＡ信号お
よび後方レイリー散乱光信号は、位置ｚの関数として表
してきたが、直接測定される値は、それぞれ時間の関数
Ｓ_B（ｔ，Δν）およびＳ_Ray（ｔ_Ray，Δν）であ
る。ここで、ｔおよびｔ_Rayは、位置ｚとは次の関係で
結ばれる。Further, in the above description, the BOTDA signal and the backward Rayleigh scattered light signal are expressed as a function of the position z, but the directly measured values are the functions of time S _B (t, Δν) and S, respectively. _Ray (t _Ray , Δν). Here, t and t _Ray are connected to the position z in the following relationship.

【００４８】[0048]

【数９】ｔ＝（１／Ｖ₁＋１／Ｖ₂）ｚ（９）ｔ_Ray＝（２／Ｖ₁）ｚ（１０）従って、測定値Ｓ_B（ｔ，Δν）およびＳ
_Ray（ｔ_Ray，Δν）にそれぞれ式（９）および式（１
０）を代入して、位置の関数Ｐ_B（ｚ，Δν）＝Ｓ
_B（（１／Ｖ₁＋１／Ｖ₂）ｚ，Δν）、および、Ｐ
_Ray（ｚ，Δν）＝Ｓ_Ray（（２／Ｖ₁）ｚ，Δν）に
変換して、式（８）に相当する比ＢＹＲ（ｚ，Δν）＝
Ｐ_B（ｚ，Δν）／Ｐ_Ray（ｚ，Δν）を求めることに
なる。そして、各位置ｚにおいて、ＢＹＲ（ｚ，Δν）
の値を最大とする｜Δν｜を求めることにより、ブリル
アン周波数シフトの分布ν_B（ｚ）を、正確に測定する
ことが可能となる。T = (1 / V ₁ + 1 / V ₂ ) z (9) t _Ray = (2 / V ₁ ) z (10) Therefore, the measured values S _B (t, Δν) and S
_Ray (t _Ray , Δν) is given by equation (9) and equation (1), respectively.
0), and the position function P _B (z, Δν) = S
_B ((1 / V ₁ + 1 / V ₂ ) z, Δν) and P
_Ray (z, Δν) = S _Ray ((2 / V ₁ ) z, Δν) is converted to a ratio BYR (z, Δν) = equal to Equation (8).
P _B (z, Δν) / P _Ray (z, Δν) will be obtained. Then, at each position z, BYR (z, Δν)
It is possible to accurately measure the Brillouin frequency shift distribution ν _B (z) by obtaining | Δν | that maximizes the value of.

【００４９】しかし実際には、Ｖ₁とＶ₂は近似し、す
なわちｔとｔ_Rayは近似しているので、時間の関数同士
の比（＝Ｓ_B（ｔ，Δν）／Ｓ_Ray（ｔ_Ray，Δν））
を求め、それに式（９）あるいは式（１０）を代入した
ものを、ＢＹＲ（ｚ，Δν）とみなしても問題はない。However, in reality, since V ₁ and V ₂ are close to each other, that is, t and t _Ray are close to each other, the ratio of the functions of time (= S _B (t, Δν) / S _Ray (t _Ray) , Δν))
There is no problem in deriving the equation (9) or substituting the equation (10) into BYR (z, Δν).

【００５０】図３は、以上説明した本発明の測定方法を
実行する本発明の第１の実施形態の測定装置の構成を示
す。FIG. 3 shows the configuration of the measuring apparatus according to the first embodiment of the present invention, which executes the above-described measuring method of the present invention.

【００５１】図３において、１は発振線幅の狭い第１の
狭線幅光源、２は狭線幅光源１からの連続光を光パルス
（第１の光）に変換する光パルス変調器、３は光パルス
変調器２と光学的に結合（光結合）する光方向性結合
器、４は光方向性結合器３と一端で光結合する光ファイ
バである。５は第２の光を発生する発振線幅の狭い第２
の狭線幅光源であり、第１の光に対向して光ファイバ４
の他端から第２の光を入射する。６は第１の狭線幅光源
１および第２の狭線幅光源５の周波数、あるいは第１の
狭線幅光源１と第２の狭線幅光源５の周波数差を制御す
るための周波数制御装置である。７は光分岐器であり、
光方向性結合器３を通じて光ファイバ４から入射する光
（後方散乱光を含む）を２つに分岐する。In FIG. 3, 1 is a first narrow linewidth light source with a narrow oscillation linewidth, 2 is an optical pulse modulator for converting continuous light from the narrow linewidth light source 1 into optical pulses (first light), Reference numeral 3 is an optical directional coupler that is optically coupled (optically coupled) with the optical pulse modulator 2, and 4 is an optical fiber that is optically coupled with the optical directional coupler 3 at one end. Numeral 5 is a second oscillating line width that generates the second light
Narrow linewidth light source of the optical fiber 4 facing the first light.
The second light is incident from the other end of the. 6 is a frequency control for controlling the frequency of the first narrow line width light source 1 and the second narrow line width light source 5, or the frequency difference between the first narrow line width light source 1 and the second narrow line width light source 5. It is a device. 7 is an optical branching device,
Light (including backscattered light) incident from the optical fiber 4 is branched into two through the optical directional coupler 3.

【００５２】８は光分岐器７からの入射光の中で第２の
光のみを透過させる第１の光フィルタ、９は第１の光フ
ィルタ８を通った第２の光を受光して電気信号に変換す
る第１の光検出器、１０は変換された電気信号を所定レ
ベルまで増幅する第１の増幅器、１１は増幅されたアナ
ログ信号をディジタル信号に変換する第１のＡＤ変換
器、１２はそのディジタル信号の平均値を得る第１の平
均化処理装置である。Reference numeral 8 is a first optical filter which transmits only the second light in the incident light from the optical branching device 7, and 9 is the second light which has passed through the first optical filter 8 and receives the electric light. A first photodetector for converting into a signal, 10 is a first amplifier for amplifying the converted electric signal to a predetermined level, 11 is a first AD converter for converting the amplified analog signal into a digital signal, 12 Is a first averaging processor for obtaining the average value of the digital signal.

【００５３】また、１３は光分岐器７からの入射光の中
で第１の光による後方レイリー散乱光のみを通過させる
第２の光フィルタ、１４は第２の光フィルタ１３を通過
した後方レイリー散乱光を受光して光電変換をする第２
の光検出器、１５は変換された電気信号を所定レベルま
で増幅する第２の増幅器、１６は増幅されたアナログ信
号をディジタル信号に変換する第２のＡＤ変換器、１７
はそのディジタル信号の平均値を得る第２の平均化処理
装置である。１８は第１と第２の平均化処理装置１２、
１７から供給される測定データに基づいて上述の式
（９）、式（１０）に係る演算処理を行い、ブリルアン
周波数シフト分布を求めるディジタル信号処理装置であ
る。ディジタル信号処理装置１８としては例えばパーソ
ナル・コンピュータ（パソコン）を利用できる。Further, 13 is a second optical filter that passes only the backward Rayleigh scattered light of the first light in the incident light from the optical branching device 7, and 14 is the backward Rayleigh that has passed through the second optical filter 13. The second that receives scattered light and performs photoelectric conversion
Photodetector, 15 is a second amplifier for amplifying the converted electric signal to a predetermined level, 16 is a second AD converter for converting the amplified analog signal into a digital signal, 17
Is a second averaging processor for obtaining the average value of the digital signal. 18 is the first and second averaging processing devices 12,
This is a digital signal processing device that calculates the Brillouin frequency shift distribution by performing the arithmetic processing according to the above equations (9) and (10) based on the measurement data supplied from 17. As the digital signal processing device 18, for example, a personal computer (personal computer) can be used.

【００５４】なお、本発明では、光ファイバ４に対向し
て伝搬される上記第１の光と上記第２の光は、少なくと
もその一方をパルス光とする。In the present invention, at least one of the first light and the second light propagating in opposition to the optical fiber 4 is pulsed light.

【００５５】第１の狭線幅光源１から出力される連続光
は、光パルス変調器２によりパルス光に変換される。こ
のパルス光を上記のように第１の光とする。第１の光は
光方向性結合器３を介して光ファイバ４に入射される。
同時に、第２の狭線幅光源５の出力光（これを第２の光
とする）は、上記第１の光と対向して伝搬するように、
光ファイバ４に入射される。また、周波数制御装置６に
より、第１の光の周波数ν１と第２の光の周波数ν２の
周波数差Δν＝ν１−ν２を制御し、Δνを−ν_B（ν
_Bは、光ファイバ４のブリルアン周波数シフト）の近傍
の値に設定する。このとき、先に説明したように、第１
の光と第２の光が出会ったときに、ブリルアン効果のた
めに第１の光により減衰を受けた第２の光のパワーの減
衰量を信号としたＢＯＴＤＡ信号が、第１の光の入射フ
ァイバ端で観測できる。The continuous light output from the first narrow line width light source 1 is converted into pulsed light by the optical pulse modulator 2. This pulsed light is the first light as described above. The first light is incident on the optical fiber 4 via the optical directional coupler 3.
At the same time, the output light of the second narrow line width light source 5 (this light is referred to as the second light) is propagated so as to be opposed to the first light.
It is incident on the optical fiber 4. Further, the frequency controller 6 controls the frequency difference Δν = ν1-ν2 between the frequency ν1 of the first light and the frequency ν2 of the second light, and Δν is -ν _B (ν
_B is set to a value near the Brillouin frequency shift of the optical fiber 4. At this time, as described above, the first
When the first light and the second light meet, the BOTDA signal, which uses the amount of power attenuation of the second light attenuated by the first light due to the Brillouin effect as a signal, is incident on the first light. It can be observed at the fiber end.

【００５６】このＢＯＴＤＡ信号を取り出すために、光
ファイバ４から出射した第２の光を光方向性結合器３に
より第１の光と分離し、また光分岐器７により第２の光
の一部を第１の光フィルタ８に導く。第１の光フィルタ
８は第２の光は透過させるが、それと異なる周波数の
光、例えば、光ファイバ４の中で反射あるいは散乱され
た、第１の光と同じ周波数の光は遮断する特性を有す
る。このような光フィルタ特性は、ファブリペローエタ
ロン、ファイバグレーティング、誘電体多層膜などで実
現できる。第１の光ファイバ８を透過した第２の光は、
第１の光検出器９により電気信号に変換され、第１の増
幅器１０により所望（所定）の大きさまで増幅された後
に第１のＡＤ変換器によりディジタル信号に変換され
る。そのディジタル信号は、所望（所定）の回数で、第
１の平均化処理装置１２により平均化される。この平均
化されたＢＯＴＤＡ信号をＳ_B（ｔ，Δν）とする。デ
ィジタル信号処理装置１８は、式（９）を使用して、信
号Ｓ_B（ｔ，Δν）を、位置ｚの関数Ｐ_B（ｚ，Δν）
に変換する。In order to extract this BOTDA signal, the second light emitted from the optical fiber 4 is separated from the first light by the optical directional coupler 3, and a part of the second light is divided by the optical branching device 7. To the first optical filter 8. The first optical filter 8 transmits the second light but has a characteristic of blocking the light of a different frequency, for example, the light of the same frequency as the first light reflected or scattered in the optical fiber 4. Have. Such optical filter characteristics can be realized by a Fabry-Perot etalon, fiber grating, dielectric multilayer film, or the like. The second light transmitted through the first optical fiber 8 is
The signal is converted into an electric signal by the first photodetector 9, amplified to a desired (predetermined) magnitude by the first amplifier 10, and then converted into a digital signal by the first AD converter. The digital signal is averaged by the first averaging processor 12 a desired (predetermined) number of times. This averaged BOTDA signal is S _B (t, Δν). The digital signal processing device 18 uses the equation (9) to convert the signal S _B (t, Δν) into a function P _B (z, Δν) of the position z.
Convert to.

【００５７】本発明では、以上のＢＯＴＤＡ信号の測定
と平行して、第１の光による後方レイリー散乱光の測定
も行う。光ファイバ４中で後方に散乱された、第１の光
による後方レイリー散乱光は、光方向性結合器３および
光分岐器７を介して第２の光フィルタ１３に導かれる。
第２の光フィルタ１３は、第１の光による後方レイリー
散乱光は通過させるが、これと異なる周波数の光、例え
ば、第２の光は遮断する特性を有する。このような特性
は、ファブリペローエタロン、ファイバグレーティン
グ、誘電体多層膜などで実現できる。第２の光フィルタ
１３を透過した後方レイリー散乱光は、第２の光検出器
１４により電気信号に変換され、第２の増幅器１５によ
り所望（所定）の大きさまで増幅された後に第２のＡＤ
変換器１６によりディジタル信号に変換される。そのデ
ィジタル信号は、所望（所定）の回数で、第２の平均化
処理装置１７により平均化される。この平均化された信
号をＳ_Ray（ｔ_Ray，Δν）とする。ディジタル信号処
理装置１８は、式（１０）を使用して、信号Ｓ_Ray（ｔ
_Ray，Δν）を、位置ｚの関数Ｐ_Ray（ｚ，Δν）に変
換する。In the present invention, the backward Rayleigh scattered light by the first light is also measured in parallel with the above measurement of the BOTDA signal. The backward Rayleigh scattered light by the first light, which is scattered backward in the optical fiber 4, is guided to the second optical filter 13 via the optical directional coupler 3 and the optical branching device 7.
The second optical filter 13 has a characteristic of allowing the backward Rayleigh scattered light of the first light to pass therethrough, but blocking the light of a different frequency, for example, the second light. Such characteristics can be realized by a Fabry-Perot etalon, a fiber grating, a dielectric multilayer film, or the like. The backward Rayleigh scattered light that has passed through the second optical filter 13 is converted into an electric signal by the second photodetector 14 and amplified by the second amplifier 15 to a desired (predetermined) magnitude, and then the second AD.
It is converted into a digital signal by the converter 16. The digital signal is averaged by the second averaging processor 17 a desired (predetermined) number of times. This averaged signal is S _Ray (t _Ray , Δν). Digital signal processor 18 uses equation (10) to _calculate the signal S _Ray (t
_Ray , Δν) is transformed into a function P _Ray (z, Δν) of the position z.

【００５８】ディジタル信号処理装置１８は、このよう
にして測定した、Ｐ_B（ｚ，Δν）とＰ_Ray（ｚ，Δ
ν）の比である、ＢＹＲ（ｚ，Δν）＝Ｐ_B（ｚ，Δ
ν）／Ｐ_Ray（ｚ，Δν）を計算する（上式（８）参
照）。The digital signal processor 18 measures P _B (z, Δν) and P _Ray (z, Δ) thus measured.
BYR (z, Δν) = P _B (z, Δ
ν) / P _Ray (z, Δν) is calculated (see the above equation (8)).

【００５９】以上の測定を、ディジタル信号処理装置１
８の制御の下に周波数制御装置６により第１の光と第２
の光の周波数差Δνを変化させて実施することにより、
光ファイバ４の各位置ｚにおいて、ＢＹＲ（ｚ，Δν）
の値を最大とする｜Δν｜の値、すなわちブリルアン周
波数シフトν_B（ｚ）を、正確に求めることが可能とな
る。The above measurement is performed by the digital signal processing device 1
The first light and the second light are controlled by the frequency controller 6 under the control of 8.
By changing the frequency difference Δν of the light of
BYR (z, Δν) at each position z of the optical fiber 4
The value of | Δν | that maximizes the value of, that is, the Brillouin frequency shift ν _B (z) can be accurately obtained.

【００６０】特に、ブリルアン損失法の場合（Δνが−
ν_Bに近似の場合）、第１の光は、光ファイバ４を伝搬
するにつれ、ブリルアン効果により第２の光によって増
幅され、その第１の光の光パワー（光強度）は増大する
ため、ＢＯＴＤＡ信号および第１の光による後方レイリ
ー散乱光も増大し、その結果として精度の高い測定が可
能となる。Particularly, in the case of the Brillouin loss method (Δν is −
(approx. ν _B ), the first light is amplified by the second light due to the Brillouin effect as it propagates through the optical fiber 4, and the optical power (light intensity) of the first light increases. The BOTDA signal and the backward Rayleigh scattered light by the first light also increase, and as a result, highly accurate measurement is possible.

【００６１】なお、ディジタル信号処理装置１８は以上
説明した信号処理の他に、光パルス変調器２、第１のＡ
Ｄ変換器１１、第１の平均化処理装置１２、第２のＡＤ
変換器１６、第２の平均化処理装置１７へタイミング信
号を供給することも行っている。In addition to the signal processing described above, the digital signal processing device 18 includes the optical pulse modulator 2 and the first A
D converter 11, first averaging processing device 12, second AD
A timing signal is also supplied to the converter 16 and the second averaging processor 17.

【００６２】以上説明した第１の実施形態では、第２の
光フィルタ１３を使用して後方レイリー散乱光成分を他
の光の成分から分離している。しかし、この光フィルタ
１３に代えて、後方レイリー散乱光をコヒーレント検波
（光ヘテロダイン検波あるいは光ホモダイン検波）によ
り検出し、電気的フィルタにより他の光の成分の信号か
ら分離しても良いことは言うまでもない。In the first embodiment described above, the second optical filter 13 is used to separate the backward Rayleigh scattered light component from other light components. However, it goes without saying that instead of the optical filter 13, the backward Rayleigh scattered light may be detected by coherent detection (optical heterodyne detection or optical homodyne detection) and separated from the signal of other light components by an electrical filter. Yes.

【００６３】（第２の実施形態）次に、本発明の第２の
実施形態の測定方法について説明する。(Second Embodiment) Next, a measuring method according to a second embodiment of the present invention will be described.

【００６４】本発明の第２の実施形態では、上述の系統
的測定誤差を、後方ラマン散乱光を使用して補正する。
第１の光（パルス光）による区間［ｚ，ｚ＋ｄｚ］から
の後方ラマン散乱光を入射端で測定すると、その受信パ
ワーＰ_Ram（ｚ，Δν）は次式で表すことが可能であ
る。In the second embodiment of the present invention, the systematic measurement error described above is corrected by using backward Raman scattered light.
When the backward Raman scattered light from the section [z, z + dz] due to the first light (pulse light) is measured at the incident end, its reception power P _Ram (z, Δν) can be expressed by the following equation.

【００６５】[0065]

【数１０】Ｐ_Ram(z, Δν)=Ｐ₁ (z,Δν) ・Ｒ_Ram・dz・exp (-α₃z) （１１）ここでＲ_Ramは、後方ラマン散乱係数である。また、α
₃は後方ラマン光の周波数における光ファイバ４の損失
係数である。このとき、微小区間［ｚ_m，ｚ_m＋ｄｚ］
からの後方ラマン散乱光の受信パワーは、式（２）と式
（１１）から、Equation 10] _{P Ram (z, Δν) =} P 1 (z, Δν) · R Ram · dz · exp (-α 3 z) (11) where R _Ram is a backward Raman scattering coefficient. Also, α
₃ is the loss coefficient of the optical fiber 4 at the frequency of the backward Raman light. At this time, a minute section [z _m , z _m + dz]
The received power of the backward Raman scattered light from is calculated from Equation (2) and Equation (11),

【００６６】[0066]

【数１１】Ｐ_Ram(z_m, Δν)=Ｐ₁・exp (-α₁ z_m- α₃ z_m) ・Ｒ_Ram・dz・Ｄ(z_m, Δν) （１２）となる。P _Ram (z _m , Δν) = P ₁ · exp (−α ₁ z _m −α ₃ z _m ) · R _Ram · dz · D (z _m , Δν) (12)

【００６７】次に、ＢＯＴＤＡ信号Ｐ_B（ｚ_m，Δν）
と後方ラマン散乱光信号Ｐ_Ram（ｚ_m，Δν）の比（＝
ＢＭＲ（ｚ_m，Δν））をとると、式（５）と式（１
２）からNext, the BOTDA signal P _B (z _m , Δν)
And the ratio of the backward Raman scattered light signal P _Ram (z _m , Δν) (=
Taking BMR (z _m , Δν)), equation (5) and equation (1
From 2)

【００６８】[0068]

【数１２】ＢＭＲ(z_m, Δν) ＝Ｐ_B(z_m, Δν)/Ｐ_Ram(z_m, Δν) ＝Ｐ₂・exp(α₃ z_m- α₂ z_m) ・g(Δν, ν_B2)/( Ａ・Ｒ_Ram）（１３）を得る。ＢＯＴＤＡの測定では、前述のように、Δνの
変化量は高々１ＧＨｚ程度であるので、そのときのα₃
およびα₂の周波数（波長）依存性は無視できる。よっ
て、両者の比をとることにより、Ｄ（ｚ_m，Δν）の項
がキャンセルされ、ＢＭＲ（ｚ_m，Δν）に含まれるΔ
νの依存性のある項は、ｇ（Δν，ν_B2）だけとなる。
従って、ＢＭＲ（ｚ_m，Δν）の最大値をとるΔνを測
定することにより、区間［ｚ_m，ｚ_m＋ｄｚ］における
ブリルアン周波数シフトの値ν_B2を正確に測定すること
が可能となる。## EQU12 ## BMR (z _m , Δν) = P _B (z _m , Δν) / P _Ram (z _m , Δν) = P ₂・ exp (α ₃ z _m -α ₂ z _m ) ・ g (Δν, ν _B2 ) / (A · R _Ram ) (13) is obtained. In the BOTDA measurement, as described above, the change amount of Δν is at most about 1 GHz, so α _{3 at} that time is
The frequency (wavelength) dependence of α ₂ and α ₂ can be ignored. Therefore, by taking the ratio of the two, the term of D (z _m , Δν) is canceled and Δ contained in BMR (z _m , Δν).
The only term that has a dependence on ν is g (Δν, ν _B2 ).
Therefore, it is possible to accurately measure the Brillouin frequency shift value ν _B2 in the section [z _m , z _m + dz] by measuring Δν that takes the maximum value of BMR (z _m , Δν).

【００６９】以上の説明では、測定する区間は、
［ｚ_m，ｚ_m＋ｄｚ］に限ったが、任意の区間［ｚ，ｚ
＋ｄｚ］でも同様にしてブリルアン周波数シフトを正確
に測定可能であることは容易に分かる。In the above description, the section to be measured is
Although it is limited to [z _m , z _m + dz], any interval [z, z
It is easily understood that the Brillouin frequency shift can be accurately measured in the same manner with + dz].

【００７０】また、以上の説明では、ＢＯＴＤＡ信号お
よび後方ラマン散乱信号は、位置ｚの関数として表して
きたが、直接測定される値は、それぞれ時間の関数Ｓ_B
（ｔ，Δν）およびＳ_Ram（ｔ_Ray，Δν）である。こ
こでｔは、位置ｚとは前述の式（９）の関係で結ばれ
る。一方、ｔ_Ramは位置ｚとは次の関係で結ばれる。Further, in the above description, the BOTDA signal and the backward Raman scattering signal are expressed as a function of the position z, but the directly measured values are the functions of time S _B respectively.
(T, Δν) and S _Ram (t _Ray , Δν). Here, t is connected to the position z by the relationship of the above-mentioned expression (9). On the other hand, t _Ram is connected to the position z in the following relationship.

【００７１】[0071]

【数１３】ｔ_Ram＝（１／Ｖ₁＋１／Ｖ₃）ｚ（１４）ここで、Ｖ₃は後方ラマン散乱光の波長における光ファ
イバ４中の光速である。従って、測定値Ｓ_B（ｔ，Δ
ν）およびＳ_Ram（ｔ_Ram，Δν）にそれぞれ式（９）
および式（１４）を代入して、位置の関数Ｐ_B（ｚ，Δ
ν）＝Ｓ_B（（１／Ｖ₁＋１／Ｖ₂）ｚ，Δν）、およ
びＰ_Ram（ｚ，Δν）＝Ｓ_Ram（（１／Ｖ₁＋１／
Ｖ₃）ｚ，Δν）に変換し、式（１３）に相当する比Ｂ
ＭＲ（ｚ，Δν）＝Ｐ_B（ｚ，Δν）／Ｐ_Ram（ｚ，Δ
ν）を求めることになる。そして、各位置ｚにおいてＢ
ＭＲ（ｚ，Δν）の値を最大とする｜Δν｜を求めるこ
とにより、ブリルアン周波数シフトの分布ν_B（ｚ）を
正確に測定することが可能となる。T _Ram = (1 / V ₁ + 1 / V ₃ ) z (14) Here, V ₃ is the speed of light in the optical fiber 4 at the wavelength of the backward Raman scattered light. Therefore, the measured value S _B (t, Δ
ν) and S _Ram (t _Ram , Δν) are respectively given by equation (9).
And the equation (14) are substituted, and the position function P _B (z, Δ
ν) = S _B ((1 / V ₁ + 1 / V ₂ ) z, Δν), and P _Ram (z, Δν) = S _Ram ((1 / V ₁ + 1 /
V ₃ ) z, Δν) and the ratio B corresponding to equation (13)
MR (z, Δν) = P _B (z, Δν) / P _Ram (z, Δ
ν). Then, at each position z, B
By obtaining | Δν | that maximizes the value of MR (z, Δν), it is possible to accurately measure the Brillouin frequency shift distribution ν _B (z).

【００７２】光ファイバ４の長さが短い場合には、ｔが
ｔ_Ramに近似しているので、時間の関数同士の比（＝Ｓ
_B（ｔ，Δν）／Ｓ_Ram（ｔ_Ram，Δν））を求め、そ
の得られた値を式（９）あるいは式（１４）を代入した
ものをＢＭＲ（ｚ，Δν）とみなしても問題はない。し
かし、第１の実施形態と異なり、光ファイバ４の長さが
長い場合には、ｔがｔ_Ramとほぼ同じとはみなせなくな
る。これは、後方ラマン散乱光の周波数は、入射光であ
る第１の光の周波数から大きくシフトするため、Ｖ₃を
Ｖ₁で近似できないためである。ちなみに、石英光ファ
イバの場合は、このシフト量は約１３ＴＨｚ（波長換算
で約１００ｎｍ）である。従って、本発明の第２の実施
形態において、光ファイバ４の長さが長い場合には、上
述の時間の関数から位置の関数への変換を行った後、比
ＢＭＲ（ｚ，Δν）を求める必要がある。When the length of the optical fiber 4 is short, since t is close to t _Ram , the ratio of the functions of time (= S
_{Even if B} (t, Δν) / S _Ram (t _Ram , Δν)) is found and the obtained value is substituted into equation (9) or equation (14), it is regarded as BMR (z, Δν). There is no. However, unlike the first embodiment, when the length of the optical fiber 4 is long, t cannot be regarded as almost the same as t _Ram . This is because the frequency of the backward Raman scattered light largely shifts from the frequency of the first light that is the incident light, and thus V ₃ cannot be approximated by V ₁ . Incidentally, in the case of the quartz optical fiber, this shift amount is about 13 THz (about 100 nm in terms of wavelength). Therefore, in the second embodiment of the present invention, when the length of the optical fiber 4 is long, the ratio BMR (z, Δν) is obtained after the conversion from the function of time to the function of position described above. There is a need.

【００７３】なお、後方ラマン散乱光には、波長が長波
長側にシフトする（すなわち、入射光より周波数が低く
なる）ストークス光と、逆に短波長側にシフトする（す
なわち、入射光より周波数が高くなる）反ストークス光
がある。本発明では両方を合わせたものを測定しても良
いし、何れか一方のみを測定しても良い。しかし、両方
を合わせたものを測定する場合には、光ファイバ４の長
さが長いと、ストークス光と反ストークス光が光ファイ
バ４を伝搬する時間の差が大きくなり、距離分解能が劣
化するという問題が生じる。また、一般にストークス光
のパワーは反ストークス光よりも大きく、常温では前者
は後者のおよそ５倍もある。また、低温になるほどその
差は拡大する。従って、ストークス光のみを利用するこ
とが一番望ましい。The backward Raman scattered light has Stokes light whose wavelength shifts to the long wavelength side (that is, the frequency becomes lower than that of the incident light) and conversely shifts to the short wavelength side (that is, the frequency of that of the incident light). There is anti-Stokes light. In the present invention, a combination of both may be measured, or only one of them may be measured. However, in the case of measuring a combination of both, if the length of the optical fiber 4 is long, the time difference between the Stokes light and the anti-Stokes light propagating in the optical fiber 4 becomes large and the distance resolution deteriorates. The problem arises. In addition, the power of Stokes light is generally larger than that of anti-Stokes light, and the former is about 5 times that of the latter at room temperature. Further, the difference becomes larger as the temperature becomes lower. Therefore, it is most desirable to use only Stokes light.

【００７４】また、後方レイリー散乱光を利用した、本
発明の第１の実施形態と、後方ラマン散乱光を利用した
本発明の第２の実施形態を比較すると、後者には以下の
ような特長がある。Further, comparing the first embodiment of the present invention utilizing the backward Rayleigh scattered light with the second embodiment of the present invention utilizing the backward Raman scattered light, the latter has the following features. There is.

【００７５】後方ラマン散乱光のパワーは、後方レイリ
ー散乱光に較べて、２桁あるいは３桁低いレベルであ
る。しかし、本発明のように、第１の光に狭線幅光源か
らの光を使用したときには、後方レイリー散乱光にフェ
ージングノイズ（fading noise) が発生する。このノイ
ズの振幅は後方散乱光の平均レベルと同等の大きさに達
し、また時間とともに変動する。このため、フェージン
グノイズは大きな測定誤差を生じさせる。一方、後方ラ
マン散乱光にはこのようなフェージングノイズは発生し
ない。これは、（ａ）後方ラマン散乱光は熱的擾乱によ
り発生し、フェージングノイズは自然に平均化されるた
め、（ｂ）および後方ラマン散乱光のスペクトル線幅は
広く（石英光ファイバの場合は約５００ＧＨｚ）、波長
に関する平均化が行われるためである。したがって、レ
ベル的に大きな後方レイリー散乱光を利用するよりも、
後方ラマン散乱光を利用した方が高精度な測定が可能で
ある。The power of the backward Raman scattered light is at a level that is two or three orders of magnitude lower than that of the backward Rayleigh scattered light. However, when light from a narrow line width light source is used as the first light as in the present invention, fading noise occurs in the backward Rayleigh scattered light. The amplitude of this noise reaches a level comparable to the average level of backscattered light and fluctuates with time. Therefore, fading noise causes a large measurement error. On the other hand, such fading noise does not occur in the backward Raman scattered light. This is because (a) backward Raman scattered light is generated by thermal disturbance, and fading noise is averaged naturally, so that (b) and the backward Raman scattered light have a wide spectral line width (in the case of a quartz optical fiber, This is because averaging regarding wavelength is performed. Therefore, rather than using backscattered Rayleigh light with a large level,
Higher precision measurement is possible by using the backward Raman scattered light.

【００７６】図４は、以上説明した本発明の第２の実施
形態における測定方法を実行する測定装置の構成を示
す。FIG. 4 shows the configuration of a measuring apparatus that executes the measuring method according to the second embodiment of the present invention described above.

【００７７】図４において、１９は第１の光による後方
ラマン散乱光は通過させるが、これと異なる周波数の
光、例えば、第２の光は遮断する特性を有する第３の光
フィルタである。第２フィルタ１３に代えて第３フィル
タ１９が設けられている以外は、その他の構成は、図３
の第１の実施形態での構成と同様であり、同一符号は同
様な機能を有するので、その詳細な説明は省略する。In FIG. 4, reference numeral 19 denotes a third optical filter having a characteristic of allowing the backward Raman scattered light of the first light to pass therethrough but blocking the light of a frequency different from this, for example, the second light. 3 except that a third filter 19 is provided instead of the second filter 13.
The configuration is the same as that of the first embodiment, and the same reference numerals have the same functions, and thus detailed description thereof is omitted.

【００７８】このように第３の光フィルタ１９を除く他
の構成部品は全て、図３に示した第１の実施形態のもの
と同一である。従って、ＢＯＴＤＡ信号の測定は、第１
の実施形態の場合と全く同じである。一方、後方ラマン
散乱光の測定は以下の通りに行う。すなわち、光ファイ
バ４中で後方に散乱された、第１の光による後方ラマン
散乱光は、光方向性結合器３および光分岐器７を介して
第３の光フィルタ１９に導かれる。第３の光フィルタ１
９は第１の光による後方ラマン散乱光は通過させるが、
これと異なる周波数の光、例えば、第２の光は遮断する
特性を有する。このような特性は、誘電体多層膜やファ
イバグレーディングなどで実現できる。As described above, all the other components except the third optical filter 19 are the same as those of the first embodiment shown in FIG. Therefore, the BOTDA signal measurement is the first
This is exactly the same as the case of the above embodiment. On the other hand, the measurement of backward Raman scattered light is performed as follows. That is, the backward Raman scattered light by the first light, which is scattered backward in the optical fiber 4, is guided to the third optical filter 19 via the optical directional coupler 3 and the optical branching device 7. Third optical filter 1
9 allows the backward Raman scattered light by the first light to pass,
The light having a different frequency, for example, the second light has a characteristic of being blocked. Such characteristics can be realized by a dielectric multilayer film or fiber grading.

【００７９】第３の光フィルタ１９を透過した後方ラマ
ン散乱光は、第２の光検出器１４により電気信号に変換
され、第２の増幅器１５により所望（所定）の大きさま
で増幅された後に第２のＡ／Ｄ変換器１６によりディジ
タル信号に変換される。そのディジタル信号は、所望
（所定）の回数、第２の平均化処理装置１７により平均
化される。この平均化された信号をＳ_Ram（ｔ_Ram，Δ
ν）とする。ディジタル信号処理装置１８は、式（１
４）を使用して、信号Ｓ_Ram（ｔ_Ram，Δν）を、位置
ｚの関数Ｐ_Ram（ｚ，Δν）に変換する。The backward Raman scattered light transmitted through the third optical filter 19 is converted into an electric signal by the second photodetector 14 and amplified by the second amplifier 15 to a desired (predetermined) magnitude, and then the It is converted into a digital signal by the A / D converter 16 of 2. The digital signal is averaged by the second averaging processor 17 a desired (predetermined) number of times. This averaged signal is S _Ram (t _Ram , Δ
ν). The digital signal processing device 18 uses the equation (1
4) is used to transform the signal S _Ram (t _Ram , Δν) into the function P _Ram (z, Δν) at position z.

【００８０】ディジタル信号処理装置１８は、このよう
にして測定したＰ_B（ｚ，Δν）とＰ_Ram（ｚ，Δν）
の比である、ＢＭＲ（ｚ，Δν）＝Ｐ_B（ｚ，Δν）／
Ｐ_Ram（ｚ，Δν）を計算する。The digital signal processor 18 measures P _B (z, Δν) and P _Ram (z, Δν) thus measured.
BMR (z, Δν) = P _B (z, Δν) /
Calculate P _Ram (z, Δν).

【００８１】以上の測定を、ディジタル信号処理装置１
８の制御の下に周波数制御装置６により、第１の光と第
２の光の周波数差Δνを逐次変化させて実施することに
より、光ファイバ４の各位置ｚにおいて、ＢＭＲ（ｚ，
Δν）の値を最大とする｜Δν｜の値、すなわちブルリ
アン周波数シフトν_B（ｚ）を、正確に求めることが可
能となる。The above measurement is performed by the digital signal processing device 1
Under the control of 8, the frequency control device 6 sequentially changes the frequency difference Δν between the first light and the second light to perform the operation, so that at each position z of the optical fiber 4, BMR (z,
The value of | Δν | that maximizes the value of Δν, that is, the Brullian frequency shift ν _B (z) can be accurately obtained.

【００８２】特に、ブルリアン損失法を採用した場合
（Δνと−ν_Bがほぼ同じ場合）は、第１の光は光ファ
イバ４を伝搬するにつれ、ブリルアン効果により第２の
光によって増幅され、その光パワーは増大するため、Ｂ
ＯＴＤＡ信号および第１の光による後方ラマン散乱光も
増大し、結果として、精度の高い測定が可能となる。In particular, when the Brillouin loss method is adopted (when Δν and −ν _B are almost the same), the first light propagates through the optical fiber 4 and is amplified by the second light by the Brillouin effect. Since the optical power increases, B
The back Raman scattered light by the OTDA signal and the first light is also increased, and as a result, highly accurate measurement is possible.

【００８３】特に、第３の光フィルタ１９として、後方
ラマン散乱光のうち、ストークス光成分は通過させる
が、反ストークス光を含むその他の波長の光は遮断する
特性を有するものを使用すると、前述した理由により、
一層高精度に、なおかつ長距離にわたるブリルアン周波
数シフト分布の測定ができる。In particular, when the third optical filter 19 has a characteristic of allowing the Stokes light component of the backward Raman scattered light to pass but blocking the light of other wavelengths including the anti-Stokes light, Because of
It is possible to measure the Brillouin frequency shift distribution over a long distance with higher accuracy.

【００８４】[0084]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
後方レイリー散乱光あるいは後方ラマン散乱光パワー
の、２つの光（第１の光と第２の光）の周波数差Δν依
存性を測定し、その測定データを用いてＢＯＴＤＡ信号
のΔν依存性測定値を補正するようにしているので、光
ファイバのブリルアン周波数分布の高精度な測定が長距
離にわたり可能となるという効果が得られる。As described above, according to the present invention,
The frequency difference Δν dependence of the backward Rayleigh scattered light power or the backward Raman scattered light power between the two lights (first light and second light) is measured, and the measured data is used to measure the Δν dependence of the BOTDA signal. As a result, the Brillouin frequency distribution of the optical fiber can be accurately measured over a long distance.

[Brief description of drawings]

【図１】（ａ）は、本発明を説明するための光ファイバ
のモデルを示す図であり、（ｂ）は、ブリルアン損失法
における第１の光のパワーの変化を示す図であり、
（ｃ）は、ブリルアン利得法における第１の光のパワー
の変化を示す図である。FIG. 1A is a diagram showing a model of an optical fiber for explaining the present invention, and FIG. 1B is a diagram showing a change in power of first light in the Brillouin loss method.
FIG. 6C is a diagram showing a change in the power of the first light in the Brillouin gain method.

【図２】（ａ）は、パワー変化係数Ｄ（ｚ_m，Δν）と
規格化したブリアン利得ｇ（Δν，ν_B2）／ｇ₀の｜Δ
ν｜依存性を示す図であり、（ｂ）は、ＢＯＴＤＡ信号
Ｐ_B（ｚ_m，Δν）の｜Δν｜依存性を示す図である。FIG. 2A is a power variation coefficient D (z _m , Δν) and a normalized Brian gain g (Δν, ν _B2 ) / g ₀ | Δ.
[nu | is a diagram showing the dependence, (b) is, BOTDA signal P _B (z _m, Δν) of | .DELTA..nu | is a diagram showing the dependence.

【図３】本発明による第１の実施形態の測定装置の構成
を示すブロック図である。FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of a measuring device according to a first embodiment of the present invention.

【図４】本発明による第２の実施形態の測定装置の構成
を示すブロック図である。FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of a measuring device according to a second embodiment of the present invention.

[Explanation of symbols]

１第１の狭線幅光源２光パルス変調器３光方向性結合器４光ファイバ５第２の狭線幅光源６周波数制御装置７光分岐器８第１の光フィルタ９第１の光検出器１０第１の増幅器１１第１のＡＤ変換器１２第１の平均化処理装置１３第２の光フィルタ１４第２の光検出器１５第２の増幅器１６第２のＡＤ変換器１７第２の平均化処理装置１８ディジタル信号処理装置１９第３の光フィルタ 1 First narrow linewidth light source 2 Optical pulse modulator 3 Optical directional coupler 4 optical fiber 5 Second narrow linewidth light source 6 Frequency control device 7 Optical splitter 8 First optical filter 9 First photodetector 10 First amplifier 11 First AD converter 12 First averaging processor 13 Second optical filter 14 Second photodetector 15 Second amplifier 16 Second AD converter 17 Second averaging processor 18 Digital signal processor 19 Third optical filter

フロントページの続き (56)参考文献特開平６−230091（ＪＰ，Ａ) 特開平６−273270（ＪＰ，Ａ) 特開平２−6725（ＪＰ，Ａ) 特開平５−172657（ＪＰ，Ａ) 特開平８−54257（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01K 11/12 G01B 11/16 G01L 1/24 Continuation of the front page (56) Reference JP-A-6-230091 (JP, A) JP-A-6-273270 (JP, A) JP-A-2-6725 (JP, A) JP-A-5-172657 (JP , A) JP-A-8-54257 (JP, A) (58) Fields investigated (Int.Cl. ⁷ , DB name) G01K 11/12 G01B 11/16 G01L 1/24

Claims

(57) [Claims]

1. Two lights are made to propagate in an optical fiber so as to oppose each other, at least one of the two lights is pulsed light, the pulsed light is first light, and the other light is second light. And the frequency ν1 of the first light and the frequency ν2 of the second light
The difference Δν = ν1-ν2 of the optical fiber is matched with a value near the Brillouin frequency shift ν _B of the optical fiber, and in that state, when the first light and the second light meet, the first light causes The increased amount of the amplified power of the second light is used as a signal, or the difference Δν = ν1-ν2 between the frequency ν1 of the first light and the frequency ν2 of the second light is set to a value near −ν _B. When the first light and the second light meet in that state, the power attenuation amount of the second light attenuated by the first light is used as a signal, and the signal The power of the first light is incident on the optical fiber, and then the first light and the second light meet and are amplified or attenuated by the first light. 2 is a function of the delay time t for the second light to reach the point where the first light is incident on the optical fiber And measured,
Let this measured value be S _B (t, Δν),
_{A method} of measuring _B (t, Δν) for various Δν and measuring the Brillouin frequency shift distribution ν _B (z) as a function of the position z in the longitudinal direction of the optical fiber based on the measured data, The power of the backward Rayleigh scattered light by the first light is measured as a function of the delay time t _Ray , and the measured value is S
_Ray (t _Ray , Δν), and S _B (t, Δν) is corrected by the S _Ray (t _Ray , Δν) from the signal, and the Brillouin frequency shift distribution ν _B (z) in the length direction of the optical fiber is obtained. A Brillouin frequency shift distribution measuring method, which comprises:

2. Two lights propagating in an optical fiber in opposition to each other, at least one of the two lights being pulsed light, the pulsed light being first light, and the other light being second light. And the frequency ν1 of the first light and the frequency ν2 of the second light
The difference Δν = ν1-ν2 of the optical fiber is matched with a value near the Brillouin frequency shift ν _B of the optical fiber, and in that state, when the first light and the second light meet, the first light causes The increased amount of the amplified power of the second light is used as a signal, or the difference Δν = ν1-ν2 between the frequency ν1 of the first light and the frequency ν2 of the second light is set to a value near −ν _B. When the first light and the second light meet in that state, the power attenuation amount of the second light attenuated by the first light is used as a signal, and the signal The power of the first light that has been amplified by the first light or has been attenuated by the first light after the first light has entered the optical fiber. 2 is a function of the delay time t for the second light to reach the point where the first light is incident on the optical fiber And measured,
Let this measured value be S _B (t, Δν),
_{A method} of measuring _B (t, Δν) for various Δν and measuring the Brillouin frequency shift distribution ν _B (z) as a function of the position z in the length direction of the optical fiber based on the measured data, The power of the backward Raman scattered light by the first light is measured as a function of the delay time t _Ram , that is, the position z along the length of the optical fiber, and the measured value is S.
_Ram (t _Ram , Δν), and the S _B (t, Δν) is corrected by the S _Ram (t _Ram , Δν) to obtain a Brillouin frequency shift distribution ν _B (z) in the length direction of the optical fiber. A Brillouin frequency shift distribution measuring method, which comprises:

3. At least one of the two lights is pulsed light, the pulsed light is first light, the other light is second light, and the two lights are opposed to an optical fiber. A light propagating means for propagating, a frequency ν1 of the first light and a frequency ν2 of the second light
Frequency control means capable of matching the difference Δν = ν1-ν2 of the optical fiber to a value near the Brillouin frequency shift ν _B of the optical fiber, or the frequency difference Δν to a value near the −ν _B of the optical fiber; Is a value near the ν _B , and when the first light and the second light meet, the increase amount of the power of the second light amplified by the Brillouin effect is used as a signal,
Alternatively, the amount of attenuation of the power of the second light that is attenuated by the Brillouin effect when the first light and the second light meet while the Δν is a value near −ν _B is signaled. And the power of the signal is amplified by the first light after the first light is incident on the optical fiber, the first light and the second light encounter each other, or
First measuring means for measuring the attenuated second light as a function of a delay time t until the first light reaches a point where the first light is incident on an optical fiber; and the first measuring means. S to the measured data
_B (t, Δν) and then, S _B for the various frequency difference .DELTA..nu
In a Brillouin frequency shift measuring device having a calculating means for calculating a Brillouin frequency shift distribution ν _B (z) in the length direction of the optical fiber from the data of (t, Δν), the rear Rayleigh by the first light is used. Second measuring means for measuring the power of the scattered light as a function of the delay time t _Ray , and the measurement data measured by the second measuring means S
_Ray (t _Ray , Δν), and S _B (t, Δν) is corrected by the S _Ray (t _Ray , Δν), and the calculation unit calculates from the data corrected by the correction unit. A Brillouin frequency shift distribution measuring device for calculating a Brillouin frequency shift distribution ν _B (z) in the length direction of the optical fiber.

4. At least one of the two lights is pulsed light, the pulsed light is first light, the other light is second light, and the two lights are opposed to an optical fiber. A light propagating means for propagating, a frequency ν1 of the first light and a frequency ν2 of the second light
Frequency control means capable of matching the difference Δν = ν1-ν2 of the optical fiber to a value near the Brillouin frequency shift ν _B of the optical fiber, or the frequency difference Δν to a value near the −ν _B of the optical fiber; Is a value near the ν _B , and when the first light and the second light meet, the increase amount of the power of the second light amplified by the Brillouin effect is used as a signal,
Alternatively, the amount of attenuation of the power of the second light that is attenuated by the Brillouin effect when the first light and the second light meet while the Δν is a value near −ν _B is signaled. And the power of the signal is amplified by the first light after the first light is incident on the optical fiber, the first light and the second light encounter each other, or
First measuring means for measuring the attenuated second light as a function of a delay time t until the first light reaches a point where the first light is incident on an optical fiber; and the first measuring means. S to the measured data
_B (t, Δν) and then, S _B for the various frequency difference .DELTA..nu
A Brillouin frequency shift measuring device having a calculating means for calculating a Brillouin frequency shift distribution ν _B (z) in the length direction of the optical fiber from the data of (t, Δν), wherein the backward Raman by the first light is used. Second measuring means for measuring the power of scattered light as a function of the delay time t _Ram , and S for measuring data measured by the second measuring means.
_Ram (t _Ram , Δν), and correction means for correcting the S _B (t, Δν) by the S _Ram (t _Ram , Δν), and the computing means uses the data corrected by the correction means. A Brillouin frequency shift distribution measuring device for calculating a Brillouin frequency shift distribution ν _B (z) in the length direction of the optical fiber.

5. The Brillouin frequency shift distribution measuring method according to claim 2, wherein the backward Raman scattered light is Stokes light.

6. The Brillouin frequency shift distribution measuring device according to claim 4, wherein the backward Raman scattered light is Stokes light.

7. The first light of pulsed light is made incident from one end of the optical fiber and at the same time the second light is made incident from the other end of the optical fiber to propagate the first light and the second light in opposition. And a frequency ν1 of the first light and a frequency ν2 of the second light.
Difference Δν = ν1-ν2 to a value near −ν _B or ν _B (ν _B is the Brillouin frequency shift of the optical fiber), and a value corresponding to the amount of change in the power of the second light due to the Brillouin effect. Detecting S _B (t, Δν), detecting a value S _Ray (t _Ray , Δν) corresponding to the intensity of the backward Rayleigh scattered light by the first light, and S _B (t, Δν) , S _Ray (t _Ray , Δν) are functions P _B (z, Δν) and P _Ray (z,
ΔR), and BYR (z, Δν) = P _B (z, Δν) / P _Ray (z,
Δν) is calculated, and all of the above steps are performed by changing Δν, and the value of | Δν | that maximizes the value of BYR (z, Δν) at each position z of the optical fiber, that is, Brillouin And a step of obtaining a frequency shift ν _B (z).

8. The first light of pulsed light is made incident from one end of the optical fiber, and at the same time the second light is made incident from the other end of the optical fiber to propagate the first light and the second light in opposition. And a frequency ν1 of the first light and a frequency ν2 of the second light.
Difference Δν = ν1-ν2 to a value near −ν _B or ν _B (ν _B is the Brillouin frequency shift of the optical fiber), and a value corresponding to the amount of change in the power of the second light due to the Brillouin effect. Detecting S _B (t, Δν); detecting a value S _Ram (t _Ram , Δν) corresponding to the intensity of the backward Raman scattered light by the first light; and S _B (t, Δν) , S _Ram (t _Ram , Δν) are functions P _B (z, Δν) and P _Ram (z,
ΔMR), BMR (z, Δν) = P _B (z, Δν) / P _Ram (z,
Δν) is calculated, and all of the above steps are performed by changing Δν, and the value of | Δν | that maximizes the value of BMR (z, Δν) at each position z of the optical fiber, that is, Brillouin And a step of obtaining a frequency shift ν _B (z).

9. The first light of pulsed light is made incident from one end of the optical fiber and at the same time the second light is made incident from the other end of the optical fiber to propagate the first light and the second light in opposition to each other. A light propagating means for causing the frequency ν1 of the first light and the frequency ν2 of the second light
The difference Δν = ν1−ν2 between −ν _{B and} ν _B (ν _B is a Brillouin frequency shift of the optical fiber) in the vicinity of the frequency control means, and the power change amount of the second light due to the Brillouin effect. Detecting means S _B (t, Δν) and second detecting means detecting a value S _Ray (t _Ray , Δν) corresponding to the intensity of the backward Rayleigh scattered light by the first light. , S _B (t, Δν) and S _Ray (t _Ray , Δν) are functions P _B (z, Δν) and P _Ray (z,
ΔR), and BYR (z, Δν) = P _B (z, Δν) / P _Ray (z,
[Delta] [nu]) for calculating all of the above processing by changing [Delta] [nu] via the frequency control means, and performing BYR (z, [Delta] [nu] at each position z of the optical fiber. ) Value that maximizes the value of), that is, the Brillouin frequency shift ν
A Brillouin frequency shift distribution measuring device characterized by obtaining _B (z).

10. The first pulsed light is emitted from one end of the optical fiber.
A light propagating means for injecting light and at the same time for injecting second light from the other end of the optical fiber to propagate the first light and the second light in opposition, and a frequency ν1 of the first light. Frequency of the second light ν2
The difference Δν = ν1−ν2 between −ν _{B and} ν _B (ν _B is a Brillouin frequency shift of the optical fiber) in the vicinity of the frequency control means, and the power change amount of the second light due to the Brillouin effect. Detecting means for detecting a value S _B (t, Δν) and a second detecting means for detecting a value S _Ram (t _Ram , Δν) corresponding to the intensity of the backward Raman scattered light by the first light. , S _B (t, Δν) and S _Ram (t _Ram , Δν) are functions P _B (z, Δν) and P _Ram (z,
ΔMR), BMR (z, Δν) = P _B (z, Δν) / P _Ram (z,
[Delta] [nu]) for calculating the BMR (z, at each position z of the optical fiber by performing [Delta] [nu] via the frequency control means to perform all of the above processing. The value of | Δν | that maximizes the value of Δν, that is, the Brillouin frequency shift ν _B
A Brillouin frequency shift distribution measuring device characterized by obtaining (z).

11. The Brillouin frequency shifter according to claim 10, wherein the second detection unit has an optical filter or a coherent detection unit that passes only the Stokes light component of the backward Raman scattered light. Distribution measuring device.