JP3377067B2 - ブリルアン周波数シフト分布測定方法および装置 - Google Patents
ブリルアン周波数シフト分布測定方法および装置Info
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- Measuring Temperature Or Quantity Of Heat (AREA)
Description
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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νB 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）。
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νB 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）。
【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ＳB （ｔ，Δν）とする。さら
にＳB （ｔ，Δν）を、種々のΔνについて測定し、デ
ータ群｛ＳB （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。
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ＳB （ｔ，Δν）とする。さら
にＳB （ｔ，Δν）を、種々のΔνについて測定し、デ
ータ群｛ＳB （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。
【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｛ＳB （ｔ，Δν）；Δν｝において、ｔを固定し
て、ＳB （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νB （ｚ）が求まるこ
とになる。
の、光ファイバ中での速度である。そこで、上記データ
群｛ＳB （ｔ，Δν）；Δν｝において、ｔを固定し
て、ＳB （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νB （ｚ）が求まるこ
とになる。
【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。
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。
【０００８】このことは、光周波数差Δνが、ブリルア
ン周波数シフトνB 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［ｚm ，ｚm ＋ｄ
ｚ］とする）に入射する第１の光パワー、すなわち区間
［ｚm −ｄｚ，ｚm ］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［ｚm −
ｄｚ，ｚm ］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［ｚm ，ｚm ＋ｄｚ］か
らの信号ＳB （ｔm ，Δν）（ここでｔm とｚm は、式
（１）の関係で結ばれている）を最大とするΔνを、区
間［ｚm ，ｚm ＋ｄｚ］におけるブリルアン周波数シフ
トνB 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。
ン周波数シフトνB 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［ｚm ，ｚm ＋ｄ
ｚ］とする）に入射する第１の光パワー、すなわち区間
［ｚm −ｄｚ，ｚm ］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［ｚm −
ｄｚ，ｚm ］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［ｚm ，ｚm ＋ｄｚ］か
らの信号ＳB （ｔm ，Δν）（ここでｔm とｚm は、式
（１）の関係で結ばれている）を最大とするΔνを、区
間［ｚm ，ｚm ＋ｄｚ］におけるブリルアン周波数シフ
トνB 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。
【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−νB の近傍値に一致させる（Δν〜−
νB ）。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ＳB （ｔ，Δν）を、種
々のΔνについて測定し、データ群｛ＳB （ｔ，Δ
ν）；Δν｝を得る。そして、データ群｛ＳB （ｔ，Δ
ν）；Δν｝において、ｔを固定して、ＳB （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νB （ｚ）が求まることになる。
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−νB の近傍値に一致させる（Δν〜−
νB ）。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ＳB （ｔ，Δν）を、種
々のΔνについて測定し、データ群｛ＳB （ｔ，Δ
ν）；Δν｝を得る。そして、データ群｛ＳB （ｔ，Δ
ν）；Δν｝において、ｔを固定して、ＳB （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νB （ｚ）が求まることになる。
【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［ｚm ，ｚm
＋ｄｚ］に入射する第１の光のパワー、すなわち区間
［ｚm −ｄｚ，ｚm ］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νB （ｚ）の測定はできな
い。
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［ｚm ，ｚm
＋ｄｚ］に入射する第１の光のパワー、すなわち区間
［ｚm −ｄｚ，ｚm ］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νB （ｚ）の測定はできな
い。
【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。
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。
【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。
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。
【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νB 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−
νB 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ＳB （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νB （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ｔRay の関数として測定し、こ
の測定した値をＳRay （ｔRay ，Δν）とし、上記ＳB
（ｔ，Δν）を上記ＳRay （ｔRay ，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νB （ｚ）を測定することを特徴とす
る。
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νB 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−
νB 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ＳB （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νB （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ｔRay の関数として測定し、こ
の測定した値をＳRay （ｔRay ，Δν）とし、上記ＳB
（ｔ，Δν）を上記ＳRay （ｔRay ，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νB （ｚ）を測定することを特徴とす
る。
【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ｔRam 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ＳRam （ｔRam ，Δν）とし、上記ＳB （ｔ，
Δν）を上記ＳRam （ｔRam ，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νB （ｚ）を測定することを特徴とする。
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ｔRam 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ＳRam （ｔRam ，Δν）とし、上記ＳB （ｔ，
Δν）を上記ＳRam （ｔRam ，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νB （ｚ）を測定することを特徴とする。
【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−νB またはνB （νB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ＳB （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ＳRay （ｔRay ，Δν）を検出する工程と、上
記ＳB （ｔ，Δν）、上記ＳRay（ｔRay ，Δν）をそ
れぞれ位置ｚの関数ＰB （ｚ，Δν）、ＰRay （ｚ，Δ
ν）に変換し、ＢＹＲ（ｚ，Δν）＝ＰB （ｚ，Δν）
／ＰRay （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。
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−νB またはνB （νB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ＳB （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ＳRay （ｔRay ，Δν）を検出する工程と、上
記ＳB （ｔ，Δν）、上記ＳRay（ｔRay ，Δν）をそ
れぞれ位置ｚの関数ＰB （ｚ，Δν）、ＰRay （ｚ，Δ
ν）に変換し、ＢＹＲ（ｚ，Δν）＝ＰB （ｚ，Δν）
／ＰRay （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。
【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ＳRam （ｔRam ，Δν）を検出する工程と、
上記ＳB （ｔ，Δν）、上記ＳRam （ｔRam ，Δν）を
それぞれ位置ｚの関数ＰB （ｚ，Δν）、ＰRam （ｚ，
Δν）に変換し、ＢＭＲ（ｚ，Δν）＝ＰB （ｚ，Δ
ν）／ＰRam （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νB
（ｚ）を求める工程とを有することを特徴とする。
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ＳRam （ｔRam ，Δν）を検出する工程と、
上記ＳB （ｔ，Δν）、上記ＳRam （ｔRam ，Δν）を
それぞれ位置ｚの関数ＰB （ｚ，Δν）、ＰRam （ｚ，
Δν）に変換し、ＢＭＲ（ｚ，Δν）＝ＰB （ｚ，Δ
ν）／ＰRam （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νB
（ｚ）を求める工程とを有することを特徴とする。
【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。
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。
【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νB の近傍
値に一致させる、あるいは上記周波数差Δνを−νB 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νB 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−νB 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ＳB （ｔ，Δν）とし、種々の周波数
差Δνに関するＳB （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νB
（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ｔRay 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ＳRay （ｔRay ，Δν）とし、上記Ｓ
B （ｔ，Δν）を上記ＳRay （ｔRay ，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νB （ｚ）を算出することを
特徴とする。
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νB の近傍
値に一致させる、あるいは上記周波数差Δνを−νB 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νB 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−νB 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ＳB （ｔ，Δν）とし、種々の周波数
差Δνに関するＳB （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νB
（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ｔRay 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ＳRay （ｔRay ，Δν）とし、上記Ｓ
B （ｔ，Δν）を上記ＳRay （ｔRay ，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νB （ｚ）を算出することを
特徴とする。
【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ｔRam 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 （ｔRam ，Δν）とし、上記ＳB （ｔ，Δν）を上
記ＳRam （ｔRam ，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νB （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。
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ｔRam 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 （ｔRam ，Δν）とし、上記ＳB （ｔ，Δν）を上
記ＳRam （ｔRam ，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νB （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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
施の形態を詳細に説明する。
【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。
第１の実施形態の測定方法について説明する。
【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，ｚm ］と測定のために着目する微小区
間［ｚm ，ｚm ＋ｄｚ］のブリルアン周波数シフトは、
それぞれνB1およびνB2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＝ｚm ＋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、
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，ｚm ］と測定のために着目する微小区
間［ｚm ，ｚm ＋ｄｚ］のブリルアン周波数シフトは、
それぞれνB1およびνB2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＝ｚm ＋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、
【００２５】
【数２】
Ｐ1 （ｚ，Δν）＝Ｐ1 ・ｅｘｐ（−α1 ｚ）・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，ｚm ］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。
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，ｚm ］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。
【００２６】Ｄ（ｚ，Δν）の特徴は以下の通りであ
る。
る。
【００２７】・ブリルアン効果がないときは、Ｄ（ｚ，
Δν）＝１である。
Δν）＝１である。
【００２８】・Δν＝−νB のとき、Ｄ（ｚ，Δν）は
極大値をとり、その近傍では、Δνが−νB から離れる
に従い、１に漸近する。
極大値をとり、その近傍では、Δνが−νB から離れる
に従い、１に漸近する。
【００２９】・Δν＝νB のとき、Ｄ（ｚ，Δν）は極
小値をとり、その近傍では、ΔνがνB から離れるに従
い、１に漸近する。
小値をとり、その近傍では、ΔνがνB から離れるに従
い、１に漸近する。
【００３０】・ｚが増えると、ブリルアン効果が増大す
るので、Δν＝−νB のとき、Ｄ（ｚ，Δν）も増加
し、Δν＝νB のときは、Ｄ（ｚ，Δν）は減少する。
るので、Δν＝−νB のとき、Ｄ（ｚ，Δν）も増加
し、Δν＝νB のときは、Ｄ（ｚ，Δν）は減少する。
【００３１】従って、Δνを−νB の近傍で、−νB −
２δ → −νB −δ → −νB→ −νB ＋δ →
−νB ＋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νB の
近傍で、−νB −２δ → −νB −δ → −νB
→ −νB ＋δ → −νB ＋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。
２δ → −νB −δ → −νB→ −νB ＋δ →
−νB ＋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νB の
近傍で、−νB −２δ → −νB −δ → −νB
→ −νB ＋δ → −νB ＋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。
【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［ｚm，ｚm ＋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，ｚm ］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［ｚm ，ｚm
＋ｄｚ］のブリルアン効果に基づくＢＯＴＤＡ信号ＰB
（ｚm ，Δν）は、以下のようになる。
化する第１の光が、微小区間［ｚm，ｚm ＋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，ｚm ］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［ｚm ，ｚm
＋ｄｚ］のブリルアン効果に基づくＢＯＴＤＡ信号ＰB
（ｚm ，Δν）は、以下のようになる。
【００３３】
【数３】
ＰB (zm , Δν) ＝Ｐ1 (zm , Δν) ・Ｐ2 ・g(Δν，νB2)
・dz・exp (-α2 zm )/ Ａ （３）
ここで、ｇ（Δν，νB ）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。
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。
【００３４】
【数４】
g(Δν，νB ) ＝ g0 ・( ΔνB /2)2 / {(|Δν|-νB )2
＋（ΔνB /2)2 } （４）
ここで、ｇ0 は、｜Δν｜＝νB 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、ΔνB は、ブリル
アン線幅と呼ばれるものである。
得を表すブリルアン利得係数であり、ΔνB は、ブリル
アン線幅と呼ばれるものである。
【００３５】式（３）、式（４）から、｜Δν｜がνB
を中心とした幅ΔνB 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ΔνB 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。
を中心とした幅ΔνB 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ΔνB 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。
【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。
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。
【００３７】式（２）を式（３）に代入すると、
【００３８】
【数５】
ＰB (zm , Δν) ＝Ｐ1 ・Ｐ2 ・exp (-α1 zm - α2 zm ) ・dz
・Ｄ(zm , Δν) ・g(Δν, νB2 )/ Ａ （５）
となる。
【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ＰB （ｚm ，Δν）のΔν依存性は、式（５）
から分かるように、Ｄ（ｚm，Δν）・ｇ（Δν，
νB2）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（ｚm ，Δν）とｇ（Δν，νB2）をそれぞれ
示したものである。
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ＰB （ｚm ，Δν）のΔν依存性は、式（５）
から分かるように、Ｄ（ｚm，Δν）・ｇ（Δν，
νB2）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（ｚm ，Δν）とｇ（Δν，νB2）をそれぞれ
示したものである。
【００４０】図２の（ｂ）図は、ＢＯＴＤＡ信号Ｐ
B （ｚm ，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、νm となり、この値νm は微小区
間［ｚm ，ｚm ＋ｄｚ］における真のブリルアン周波数
シフトの値νB2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。
B （ｚm ，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、νm となり、この値νm は微小区
間［ｚm ，ｚm ＋ｄｚ］における真のブリルアン周波数
シフトの値νB2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。
【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。
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。
【００４２】
【数６】
ＰRay (z，Δν) ＝Ｐ1 (z，Δν) ・ＲRay ・dz・exp (-α1 z)
（６）
ここでＲRay 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［ｚm ，ｚm ＋
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、
って、図１の（ａ）図における微小区間［ｚm ，ｚm ＋
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、
【００４３】
【数７】
ＰRay (zm , Δν) ＝Ｐ1 ・exp(-2α1 zm ) ・ＲRay ・dz・Ｄ(zm , Δν)
（７）
となる。
【００４４】次に、ＢＯＴＤＡ信号ＰB （ｚm ，Δν）
と後方レイリー散乱光信号ＲRay （ｚm ，Δν）の比
（＝ＢＹＲ（ｚm ，Δν））をとると、式（５）と式
（７）から
と後方レイリー散乱光信号ＲRay （ｚm ，Δν）の比
（＝ＢＹＲ（ｚm ，Δν））をとると、式（５）と式
（７）から
【００４５】
【数８】
ＢＹＲ(zm ，Δν) ＝ＰB (zm , Δν)/ＰRay (zm , Δν)
＝Ｐ2 ・exp(α1 zm −α2 z m ) ・g(Δν, νB2)/( Ａ・ＲRay )
（８）
を得る。この様に両者の比をとることにより、Ｄ
（ｚm ，Δν）の項がキャンセル（消去）されるので、
ＢＹＲ（ｚm ，Δν）に含まれるΔνの依存性のある項
は、ｇ（Δν，νB2）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［ｚm ，ｚm ＋ｄｚ］におけるブリルアン周波数シ
フトの値νB2を正確に測定することが可能となる。
（ｚm ，Δν）の項がキャンセル（消去）されるので、
ＢＹＲ（ｚm ，Δν）に含まれるΔνの依存性のある項
は、ｇ（Δν，νB2）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［ｚm ，ｚm ＋ｄｚ］におけるブリルアン周波数シ
フトの値νB2を正確に測定することが可能となる。
【００４６】以上の説明では、測定する区間は、
［ｚm ，ｚm ＋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。
［ｚm ，ｚm ＋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。
【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
ＳB（ｔ，Δν）およびＳRay （ｔRay ，Δν）であ
る。ここで、ｔおよびｔRay は、位置ｚとは次の関係で
結ばれる。
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
ＳB（ｔ，Δν）およびＳRay （ｔRay ，Δν）であ
る。ここで、ｔおよびｔRay は、位置ｚとは次の関係で
結ばれる。
【００４８】
【数９】
ｔ＝（１／Ｖ1 ＋１／Ｖ2 ）ｚ （９）
ｔRay ＝（２／Ｖ1 ）ｚ （１０）
従って、測定値ＳB （ｔ，Δν）およびＳ
Ray （ｔRay ，Δν）にそれぞれ式（９）および式（１
０）を代入して、位置の関数ＰB （ｚ，Δν）＝Ｓ
B （（１／Ｖ1 ＋１／Ｖ2 ）ｚ，Δν）、および、Ｐ
Ray （ｚ，Δν）＝ＳRay （（２／Ｖ1 ）ｚ，Δν）に
変換して、式（８）に相当する比ＢＹＲ（ｚ，Δν）＝
ＰB（ｚ，Δν）／ＰRay （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νB （ｚ）を、正確に測定する
ことが可能となる。
Ray （ｔRay ，Δν）にそれぞれ式（９）および式（１
０）を代入して、位置の関数ＰB （ｚ，Δν）＝Ｓ
B （（１／Ｖ1 ＋１／Ｖ2 ）ｚ，Δν）、および、Ｐ
Ray （ｚ，Δν）＝ＳRay （（２／Ｖ1 ）ｚ，Δν）に
変換して、式（８）に相当する比ＢＹＲ（ｚ，Δν）＝
ＰB（ｚ，Δν）／ＰRay （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νB （ｚ）を、正確に測定する
ことが可能となる。
【００４９】しかし実際には、Ｖ1 とＶ2 は近似し、す
なわちｔとｔRay は近似しているので、時間の関数同士
の比（＝ＳB （ｔ，Δν）／ＳRay （ｔRay ，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。
なわちｔとｔRay は近似しているので、時間の関数同士
の比（＝ＳB （ｔ，Δν）／ＳRay （ｔRay ，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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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−νB （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。
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−νB （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。
【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ＳB （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ＳB （ｔ，Δν）を、位置ｚの関数ＰB （ｚ，Δν）
に変換する。
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ＳB （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ＳB （ｔ，Δν）を、位置ｚの関数ＰB （ｚ，Δν）
に変換する。
【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ＳRay （ｔRay ，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ＳRay （ｔ
Ray ，Δν）を、位置ｚの関数ＰRay （ｚ，Δν）に変
換する。
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ＳRay （ｔRay ，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ＳRay （ｔ
Ray ，Δν）を、位置ｚの関数ＰRay （ｚ，Δν）に変
換する。
【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、ＰB （ｚ，Δν）とＰRay （ｚ，Δ
ν）の比である、ＢＹＲ（ｚ，Δν）＝ＰB （ｚ，Δ
ν）／ＰRay （ｚ，Δν）を計算する（上式（８）参
照）。
にして測定した、ＰB （ｚ，Δν）とＰRay （ｚ，Δ
ν）の比である、ＢＹＲ（ｚ，Δν）＝ＰB （ｚ，Δ
ν）／ＰRay （ｚ，Δν）を計算する（上式（８）参
照）。
【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νB （ｚ）を、正確に求めることが可能とな
る。
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νB （ｚ）を、正確に求めることが可能とな
る。
【００６０】特に、ブリルアン損失法の場合（Δνが−
νB 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。
νB 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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
実施形態の測定方法について説明する。
【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ＰRam （ｚ，Δν）は次式で表すことが可能であ
る。
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ＰRam （ｚ，Δν）は次式で表すことが可能であ
る。
【００６５】
【数１０】
ＰRam (z, Δν)=Ｐ1 (z,Δν) ・ＲRam ・dz・exp (-α3 z)
（１１）
ここでＲRam 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［ｚm ，ｚm＋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、
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［ｚm ，ｚm＋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、
【００６６】
【数１１】
ＰRam (zm , Δν)=Ｐ1 ・exp (-α1 zm - α3 zm )
・ＲRam ・dz・Ｄ(zm , Δν) （１２）
となる。
【００６７】次に、ＢＯＴＤＡ信号ＰB （ｚm ，Δν）
と後方ラマン散乱光信号ＰRam （ｚm ，Δν）の比（＝
ＢＭＲ（ｚm ，Δν））をとると、式（５）と式（１
２）から
と後方ラマン散乱光信号ＰRam （ｚm ，Δν）の比（＝
ＢＭＲ（ｚm ，Δν））をとると、式（５）と式（１
２）から
【００６８】
【数１２】
ＢＭＲ(zm , Δν) ＝ＰB (zm , Δν)/ＰRam (zm , Δν)
＝Ｐ2 ・exp(α3 zm - α2 zm ) ・g(Δν, νB2)/( Ａ・ＲRam ）
（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（ｚm ，Δν）の項
がキャンセルされ、ＢＭＲ（ｚm ，Δν）に含まれるΔ
νの依存性のある項は、ｇ（Δν，νB2）だけとなる。
従って、ＢＭＲ（ｚm ，Δν）の最大値をとるΔνを測
定することにより、区間［ｚm ，ｚm ＋ｄｚ］における
ブリルアン周波数シフトの値νB2を正確に測定すること
が可能となる。
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（ｚm ，Δν）の項
がキャンセルされ、ＢＭＲ（ｚm ，Δν）に含まれるΔ
νの依存性のある項は、ｇ（Δν，νB2）だけとなる。
従って、ＢＭＲ（ｚm ，Δν）の最大値をとるΔνを測
定することにより、区間［ｚm ，ｚm ＋ｄｚ］における
ブリルアン周波数シフトの値νB2を正確に測定すること
が可能となる。
【００６９】以上の説明では、測定する区間は、
［ｚm ，ｚm ＋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。
［ｚm ，ｚm ＋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。
【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ＳB
（ｔ，Δν）およびＳRam （ｔRay ，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、ｔRam は位置ｚとは次の関係で結ばれる。
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ＳB
（ｔ，Δν）およびＳRam （ｔRay ，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、ｔRam は位置ｚとは次の関係で結ばれる。
【００７１】
【数１３】
ｔRam ＝（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ＳB （ｔ，Δ
ν）およびＳRam （ｔRam ，Δν）にそれぞれ式（９）
および式（１４）を代入して、位置の関数ＰB （ｚ，Δ
ν）＝ＳB （（１／Ｖ1 ＋１／Ｖ2 ）ｚ，Δν）、およ
びＰRam （ｚ，Δν）＝ＳRam （（１／Ｖ1 ＋１／
Ｖ3 ）ｚ，Δν）に変換し、式（１３）に相当する比Ｂ
ＭＲ（ｚ，Δν）＝ＰB （ｚ，Δν）／ＰRam （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νB （ｚ）を
正確に測定することが可能となる。
イバ４中の光速である。従って、測定値ＳB （ｔ，Δ
ν）およびＳRam （ｔRam ，Δν）にそれぞれ式（９）
および式（１４）を代入して、位置の関数ＰB （ｚ，Δ
ν）＝ＳB （（１／Ｖ1 ＋１／Ｖ2 ）ｚ，Δν）、およ
びＰRam （ｚ，Δν）＝ＳRam （（１／Ｖ1 ＋１／
Ｖ3 ）ｚ，Δν）に変換し、式（１３）に相当する比Ｂ
ＭＲ（ｚ，Δν）＝ＰB （ｚ，Δν）／ＰRam （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νB （ｚ）を
正確に測定することが可能となる。
【００７２】光ファイバ４の長さが短い場合には、ｔが
ｔRam に近似しているので、時間の関数同士の比（＝Ｓ
B （ｔ，Δν）／ＳRam （ｔRam ，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ｔRam 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。
ｔRam に近似しているので、時間の関数同士の比（＝Ｓ
B （ｔ，Δν）／ＳRam （ｔRam ，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ｔRam 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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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ＳRam （ｔRam ，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ＳRam （ｔRam ，Δν）を、位置
ｚの関数ＰRam （ｚ，Δν）に変換する。
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ＳRam （ｔRam ，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ＳRam （ｔRam ，Δν）を、位置
ｚの関数ＰRam （ｚ，Δν）に変換する。
【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ＰB （ｚ，Δν）とＰRam （ｚ，Δν）
の比である、ＢＭＲ（ｚ，Δν）＝ＰB （ｚ，Δν）／
ＰRam （ｚ，Δν）を計算する。
にして測定したＰB （ｚ，Δν）とＰRam （ｚ，Δν）
の比である、ＢＭＲ（ｚ，Δν）＝ＰB （ｚ，Δν）／
ＰRam （ｚ，Δν）を計算する。
【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νB （ｚ）を、正確に求めることが可
能となる。
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νB （ｚ）を、正確に求めることが可
能となる。
【００８２】特に、ブルリアン損失法を採用した場合
（Δνと−νB 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。
（Δνと−νB 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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【図２】（ａ）は、パワー変化係数Ｄ（ｚm ，Δν）と
規格化したブリアン利得ｇ（Δν，νB2）／ｇ0 の｜Δ
ν｜依存性を示す図であり、（ｂ）は、ＢＯＴＤＡ信号
ＰB （ｚm ，Δν）の｜Δν｜依存性を示す図である。
規格化したブリアン利得ｇ（Δν，νB2）／ｇ0 の｜Δ
ν｜依存性を示す図であり、（ｂ）は、ＢＯＴＤＡ信号
ＰB （ｚm ，Δν）の｜Δν｜依存性を示す図である。
【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。
を示すブロック図である。
【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。
を示すブロック図である。
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
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
Claims (11)
- 【請求項１】 光ファイバに２つの光を対向して伝搬さ
せ、前記２つの光のうち少なくとも一方の光をパルス光
とし、前記パルス光を第１の光とし他方の光を第２の光
とし、 前記第１の光の周波数ν１と前記第２の光の周波数ν２
の差Δν＝ν１−ν２を前記光ファイバのブリルアン周
波数シフトνB の近傍値に一致させ、その状態で、前記
第１の光と前記第２の光が出会ったときに前記第１の光
により増幅された前記第２の光のパワーの増加量を信号
とし、あるいは前記第１の光の周波数ν１と前記第２の
光の周波数ν２の差Δν＝ν１−ν２を−νB の近傍値
に一致させ、その状態で、前記第１の光と前記第２の光
が出会ったときに、前記第１の光により減衰を受けた前
記第２の光のパワーの減衰量を信号とし、 前記信号のパワーを、前記第１の光が前記光ファイバに
入射してから、前記第１の光と前記第２の光が出会い前
記第１の光により増幅された、あるいは、減衰を受けた
前記第２の光が前記第１の光が前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ＳB （ｔ，Δν）とし、前記Ｓ
B （ｔ，Δν）を種々のΔνについて測定し、その測定
データを基に前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νB （ｚ）を測定
する方法において、 前記第１の光による後方レイリー散乱光のパワーを遅延
時間ｔRay の関数として測定し、この測定した値をＳ
Ray （ｔRay ，Δν）とし、 前記ＳB （ｔ，Δν）を前記ＳRay （ｔRay ，Δν）に
より補正した信号から、前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νB （ｚ）を測定することを
特徴とするブリルアン周波数シフト分布測定方法。 - 【請求項２】 光ファイバに２つの光を対向して伝搬さ
せ、前記２つの光のうち少なくとも一方の光をパルス光
とし、前記パルス光を第１の光とし他方の光を第２の光
とし、 前記第１の光の周波数ν１と前記第２の光の周波数ν２
の差Δν＝ν１−ν２を前記光ファイバのブリルアン周
波数シフトνB の近傍値に一致させ、その状態で、前記
第１の光と前記第２の光が出会ったときに前記第１の光
により増幅された前記第２の光のパワーの増加量を信号
とし、あるいは前記第１の光の周波数ν１と前記第２の
光の周波数ν２の差Δν＝ν１−ν２を−νB の近傍値
に一致させ、その状態で、前記第１の光と前記第２の光
が出会ったときに、前記第１の光により減衰を受けた前
記第２の光のパワーの減衰量を信号とし、 前記信号のパワーを、前記第１の光が前記光ファイバに
入射してから、前記第１の光と前記第２の光が出会い前
記第１の光により増幅された、あるいは、減衰を受けた
前記第２の光が前記第１の光が前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ＳB （ｔ，Δν）とし、前記Ｓ
B （ｔ，Δν）を種々のΔνについて測定し、その測定
データを基に前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νB （ｚ）を測定
する方法において、 前記第１の光による後方ラマン散乱光のパワーを遅延時
間ｔRam の関数、すなわち前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 （ｔRam ，Δν）とし、 前記ＳB （ｔ，Δν）を前記ＳRam （ｔRam ，Δν）に
より補正した信号から、前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νB （ｚ）を測定することを
特徴とするブリルアン周波数シフト分布測定方法。 - 【請求項３】 ２つの光のうち少なくとも一方の光をパ
ルス光として、前記パルス光を第１の光とし、他方の光
を第２の光とし、光ファイバに前記２つの光を対向して
伝搬させる光伝搬手段と、 前記第１の光の周波数ν１と前記第２の光の周波数ν２
の差Δν＝ν１−ν２を前記光ファイバのブリルアン周
波数シフトνB の近傍値に一致させる、あるいは前記周
波数差Δνを−νB の近傍値に一致させることが可能な
周波数制御手段と、 前記Δνが前記νB の近傍値である状態で前記第１の光
と前記第２の光が出会ったときにブリルアン効果により
増幅された前記第２の光のパワーの増加量を信号とし、
あるいは前記Δνが前記−νB の近傍値である状態で前
記第１の光と前記第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前記第２の光のパワーの減衰量
を信号とし、前記信号のパワーを前記第１の光が前記光
ファイバに入射してから、前記第１の光と前記第２の光
が出会い、前記第１の光により増幅された、あるいは、
減衰を受けた前記第２の光が前記第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、 前記第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ＳB
（ｔ，Δν）のデータから、前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νB （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、 前記第１の光による後方レイリー散乱光のパワーを遅延
時間ｔRay の関数として測定する第２の測定手段と、 前記第２の測定手段で測定された測定データをＳ
Ray （ｔRay ，Δν）とし、前記ＳB （ｔ，Δν）を前
記ＳRay （ｔRay ，Δν）により補正する補正手段とを
有し、 前記演算手段は、前記補正手段で補正したデータから前
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
νB （ｚ）を算出することを特徴とするブリルアン周波
数シフト分布測定装置。 - 【請求項４】 ２つの光のうち少なくとも一方の光をパ
ルス光として、前記パルス光を第１の光とし、他方の光
を第２の光とし、光ファイバに前記２つの光を対向して
伝搬させる光伝搬手段と、 前記第１の光の周波数ν１と前記第２の光の周波数ν２
の差Δν＝ν１−ν２を前記光ファイバのブリルアン周
波数シフトνB の近傍値に一致させる、あるいは前記周
波数差Δνを−νB の近傍値に一致させることが可能な
周波数制御手段と、 前記Δνが前記νB の近傍値である状態で前記第１の光
と前記第２の光が出会ったときにブリルアン効果により
増幅された前記第２の光のパワーの増加量を信号とし、
あるいは前記Δνが前記−νB の近傍値である状態で前
記第１の光と前記第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前記第２の光のパワーの減衰量
を信号とし、前記信号のパワーを前記第１の光が前記光
ファイバに入射してから、前記第１の光と前記第２の光
が出会い、前記第１の光により増幅された、あるいは、
減衰を受けた前記第２の光が前記第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、 前記第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ＳB
（ｔ，Δν）のデータから、前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νB （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、 前記第１の光による後方ラマン散乱光のパワーを遅延時
間ｔRam の関数として測定する第２の測定手段と、 前記第２の測定手段で測定された測定データをＳ
Ram （ｔRam ，Δν）とし、前記ＳB （ｔ，Δν）を前
記ＳRam （ｔRam ，Δν）により補正する補正手段とを
有し、 前記演算手段は、前記補正手段で補正したデータから前
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
νB （ｚ）を算出することを特徴とするブリルアン周波
数シフト分布測定装置。 - 【請求項５】 前記後方ラマン散乱光はストークス光で
あることを特徴とする請求項２に記載のブリルアン周波
数シフト分布測定方法。 - 【請求項６】 前記後方ラマン散乱光はストークス光で
あることを特徴とする請求項４に記載のブリルアン周波
数シフト分布測定装置。 - 【請求項７】 光ファイバの一端からパルス光の第１光
を入射し同時に前記光ファイバの他端から第２光を入射
して前記第１の光と前記第２の光を対向して伝搬させる
工程と、 前記第１の光の周波数ν１と前記第２の光の周波数ν２
の差Δν＝ν１−ν２を−νB またはνB （νB は前記
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前記第２光のパワー変化量に対応
する値ＳB （ｔ，Δν）を検出する工程と、 前記第１光による後方レイリー散乱光の強度に対応する
値ＳRay （ｔRay ，Δν）を検出する工程と、 前記ＳB （ｔ，Δν）、前記ＳRay （ｔRay ，Δν）を
それぞれ位置ｚの関数ＰB （ｚ，Δν）、ＰRay （ｚ，
Δν）に変換し、 ＢＹＲ（ｚ，Δν）＝ＰB （ｚ，Δν）／ＰRay （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前記光ファ
イバの各位置ｚにおいて前記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νB （ｚ）を求める工程とを有することを特徴とす
るブリルアン周波数シフト分布測定方法。 - 【請求項８】 光ファイバの一端からパルス光の第１光
を入射し同時に前記光ファイバの他端から第２光を入射
して前記第１の光と前記第２の光を対向して伝搬させる
工程と、 前記第１の光の周波数ν１と前記第２の光の周波数ν２
の差Δν＝ν１−ν２を−νB またはνB （νB は前記
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前記第２光のパワー変化量に対応
する値ＳB （ｔ，Δν）を検出する工程と、 前記第１光による後方ラマン散乱光の強度に対応する値
ＳRam （ｔRam ，Δν）を検出する工程と、 前記ＳB （ｔ，Δν）、前記ＳRam （ｔRam ，Δν）を
それぞれ位置ｚの関数ＰB （ｚ，Δν）、ＰRam （ｚ，
Δν）に変換し、 ＢＭＲ（ｚ，Δν）＝ＰB （ｚ，Δν）／ＰRam （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前記光ファ
イバの各位置ｚにおいて前記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νB （ｚ）を求める工程とを有することを特徴とす
るブリルアン周波数シフト分布測定方法。 - 【請求項９】 光ファイバの一端からパルス光の第１光
を入射し同時に前記光ファイバの他端から第２光を入射
して前記第１の光と前記第２の光を対向して伝搬させる
光伝搬手段と、 前記第１の光の周波数ν１と前記第２の光の周波数ν２
の差Δν＝ν１−ν２を−νB またはνB （νB は前記
光ファイバのブリルアン周波数シフト）の近傍値に設定
する周波数制御手段と、 ブリルアン効果による前記第２光のパワー変化量に対応
する値ＳB （ｔ，Δν）を検出する第１の検出手段と、 前記第１光による後方レイリー散乱光の強度に対応する
値ＳRay （ｔRay ，Δν）を検出する第２の検出手段
と、 前記ＳB （ｔ，Δν）、前記ＳRay （ｔRay ，Δν）を
それぞれ位置ｚの関数ＰB （ｚ，Δν）、ＰRay （ｚ，
Δν）に変換し、 ＢＹＲ（ｚ，Δν）＝ＰB （ｚ，Δν）／ＰRay （ｚ，
Δν） を計算する演算手段とを有し、 該演算手段は以上の全て処理を前記周波数制御手段を介
してΔνを変化させて実施させ、前記光ファイバの各位
置ｚにおいて前記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）を求めることを特徴とするブリルアン周波数シ
フト分布測定装置。 - 【請求項１０】 光ファイバの一端からパルス光の第１
光を入射し同時に前記光ファイバの他端から第２光を入
射して前記第１の光と前記第２の光を対向して伝搬させ
る光伝搬手段と、 前記第１の光の周波数ν１と前記第２の光の周波数ν２
の差Δν＝ν１−ν２を−νB またはνB （νB は前記
光ファイバのブリルアン周波数シフト）の近傍値に設定
する周波数制御手段と、 ブリルアン効果による前記第２光のパワー変化量に対応
する値ＳB （ｔ，Δν）を検出する第１の検出手段と、 前記第１光による後方ラマン散乱光の強度に対応する値
ＳRam （ｔRam ，Δν）を検出する第２の検出手段と、 前記ＳB （ｔ，Δν）、前記ＳRam （ｔRam ，Δν）を
それぞれ位置ｚの関数ＰB （ｚ，Δν）、ＰRam （ｚ，
Δν）に変換し、 ＢＭＲ（ｚ，Δν）＝ＰB （ｚ，Δν）／ＰRam （ｚ，
Δν） を計算する演算手段とを有し、 前記演算手段は以上の全て処理を前記周波数制御手段を
介してΔνを変化させて実施して、前記光ファイバの各
位置ｚにおいて前記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νB
（ｚ）を求めることを特徴とするブリルアン周波数シフ
ト分布測定装置。 - 【請求項１１】 前記第２の検出手段は、前記後方ラマ
ン散乱光のうち、ストークス光成分のみを通過させる光
フィルタあるいはコヒーレント検波手段を有することを
特徴とする請求項１０に記載のブリルアン周波数シフト
分布測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20219096A JP3377067B2 (ja) | 1996-07-31 | 1996-07-31 | ブリルアン周波数シフト分布測定方法および装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20219096A JP3377067B2 (ja) | 1996-07-31 | 1996-07-31 | ブリルアン周波数シフト分布測定方法および装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1048065A JPH1048065A (ja) | 1998-02-20 |
| JP3377067B2 true JP3377067B2 (ja) | 2003-02-17 |
Family
ID=16453462
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20219096A Expired - Lifetime JP3377067B2 (ja) | 1996-07-31 | 1996-07-31 | ブリルアン周波数シフト分布測定方法および装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3377067B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2482449C2 (ru) * | 2008-11-27 | 2013-05-20 | Ньюбрекс Ко., Лтд. | Распределенный оптоволоконный датчик |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3316204B2 (ja) * | 2000-04-28 | 2002-08-19 | 株式会社オーシーシー | 光ファイバグレーティング測定装置および光ファイバグレーティング測定方法 |
| ITBO20130142A1 (it) | 2013-03-29 | 2014-09-30 | Filippo Bastianini | Interrogatore per sensori distribuiti a fibra ottica per effetto brillouin stimolato impiegante un laser brillouin ad anello sintonizzabile rapidamente |
| EP3140620A1 (en) | 2014-05-05 | 2017-03-15 | Filippo Bastianini | Apparatus for interrogating distributed optical fibre sensors using a stimulated brillouin scattering optical frequency-domain interferometer |
| CN113721287B (zh) * | 2021-07-16 | 2024-03-01 | 西北大学 | 一种基于传感光纤的监测方法及装置 |
-
1996
- 1996-07-31 JP JP20219096A patent/JP3377067B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2482449C2 (ru) * | 2008-11-27 | 2013-05-20 | Ньюбрекс Ко., Лтд. | Распределенный оптоволоконный датчик |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH1048065A (ja) | 1998-02-20 |
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