特許 7501244 光ファイバ歪み測定装置及び波長制御方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-06-10

(45)【発行日】2024-06-18

(54)【発明の名称】光ファイバ歪み測定装置及び波長制御方法

(51)【国際特許分類】

   G01B 11/16 20060101AFI20240611BHJP

【ＦＩ】

G01B11/16 Z

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2020147375

(22)【出願日】2020-09-02

(65)【公開番号】P2022042130

(43)【公開日】2022-03-14

【審査請求日】2023-05-11

(73)【特許権者】

【識別番号】000000295

【氏名又は名称】沖電気工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100141955

【弁理士】

【氏名又は名称】岡田 宏之

(74)【代理人】

【識別番号】100085419

【弁理士】

【氏名又は名称】大垣 孝

(72)【発明者】

【氏名】岩村 英志

【審査官】眞岩 久恵

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１８－０５４５５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１８／０１３６０１６（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｂ １１／００－１１／３０

Ｇ０１Ｄ ５／２６－５／３８

Ｇ０１Ｋ １／００－１９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

可変波長光源を備え、プローブ光を生成する光源部と、
前記プローブ光により測定対象となる光ファイバで発生する後方散乱光が入力され、前
記後方散乱光に含まれる後方ブリルアン散乱光を出力する波長制御部と、
前記後方ブリルアン散乱光が入力され、測定信号を生成する自己遅延干渉計と、
前記測定信号から、前記光ファイバの歪みデータを含む計測結果データを生成する信号
処理部と
を備え、
前記波長制御部は、波長分離フィルタ、光カプラ、光強度測定部及び制御手段を備え、
前記波長分離フィルタは、前記後方散乱に含まれるレイリー散乱光を遮断して前記後方
ブリルアン散乱光を透過させ、
前記光カプラは、前記波長分離フィルタを透過した後方ブリルアン散乱光を２分岐して
一方を、前記自己遅延干渉計に送り、他方を前記光強度測定部に送り、
前記光強度測定部は、前記２分岐された他方の後方ブリルアン散乱光の強度を測定し、
前記制御手段は、前記ブリルアン散乱光の強度の変化量、及び、増減に応じて、前記可
変波長光源の波長を変化させる
ことを特徴とする光ファイバ歪み測定装置。

【請求項2】

前記光カプラは、前記波長分離フィルタを透過した後方ブリルアン散乱光を異なる強度に２分岐して、強度の大きい光を前記自己遅延干渉計に送り、強度の小さい光を前記光強度測定部に送る
ことを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ歪み測定装置。

【請求項3】

前記自己遅延干渉計は、
前記後方ブリルアン散乱光を、第１光路及び第２光路に２分岐する分岐部と、
前記第１光路及び前記第２光路のいずれか一方に設けられた、ビート周波数の周波数シフトを与える光周波数シフタ部と、
前記第１光路及び前記第２光路のいずれか一方に設けられた遅延部と、
前記第１光路及び前記第２光路を伝播する光を合波して合波光を生成する合波部と、
前記合波光をヘテロダイン検波して差周波を第１電気信号として出力するコヒーレント検波部と、
前記第１電気信号と同じ周波数を持つ第２電気信号を生成する局発電気信号源と、
前記第１電気信号と前記第２電気信号とをホモダイン検波して、差周波を位相差信号として出力するミキサー部と
を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の光ファイバ歪み測定装置。

【請求項4】

前記第１光路及び前記第２光路のいずれか一方に偏波コントローラが設けられ、
前記コヒーレント検波部の出力が最大となるように偏波が制御される
ことを特徴とする請求項３に記載の光ファイバ歪み測定装置。

【請求項5】

請求項１～４のいずれか一項に記載の光ファイバ歪み測定装置で行われる、前記可変波長光源の波長制御方法であって、
後方ブリルアン散乱光の強度の変化量の絶対値が、所定の閾値を超えているか否かを判定する第１過程と、
前記第１過程における判定において、所定の閾値を超えている場合に、強度の変化が、正の変化であるか否かを判定する第２過程と、
前記第２過程における判定において、正の変化である場合、前記可変波長光源の波長を短波長側に所定の大きさだけ変化させる第３過程と、
前記第２過程における判定において、負の変化である場合、前記可変波長光源の波長を
長波長側に前記所定の大きさだけ変化させる第４過程と、
を備え、
前記第３過程又は前記第４過程に続いて前記第１過程を行い、
前記第１過程での判定の結果、後方ブリルアン散乱光の強度の変化量の絶対値が所定の閾値以下になるまで、前記第１過程、前記第２過程、並びに、前記第３過程及び前記第４過程のいずれか一方を、繰り返し行う
ことを特徴とする波長制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、後方ブリルアン散乱光を用いた光ファイバ歪み測定装置、及び、光ファイバ歪み測定装置で行われる波長制御方法に関する。

【背景技術】

【0002】

光ファイバ通信の発展とともに、光ファイバ自体をセンシング媒体とする分布型光ファイバセンシングが盛んに研究されている。特に、散乱光を利用する光ファイバセンシングは、点ごとに計測する電気センサとは異なり、長距離の分布としてのセンシングが可能であるため、被測定対象全体の物理量を計測することができる。

【0003】

分布型光ファイバセンシングでは、光ファイバの片端から光パルス（プローブ光）を入射し、光ファイバ中で後方散乱された光をプローブ光入射からの経過時間に対して測定する時間領域リフレクトメトリ（ＯＴＤＲ：Ｏｐｔｉｃａｌ Ｔｉｍｅ Ｄｏｍａｉｎ Ｒｅｆｌｅｃｔｍｅｔｒｙ）が代表的である。

【0004】

光ファイバ中の後方散乱には、レイリー散乱、ブリルアン散乱及びラマン散乱がある。ＯＴＤＲの測定対象として自然ブリルアン散乱を用いるものは、ブリルアンＯＴＤＲ（ＢＯＴＤＲ：Ｂｒｉｌｌｏｕｉｎ ＯＴＤＲ）と呼ばれる（例えば、非特許文献１参照）。なお、以後の説明において、自然ブリルアン散乱を単にブリルアン散乱と表記することもある。

【0005】

ブリルアン散乱は、光ファイバに入射されるプローブ光の中心周波数に対して、ストークス側及び反ストークス側に数ＧＨｚ程度周波数シフトした周波数として観測さる。ブリルアン散乱のスペクトルはブリルアン利得スペクトル（ＢＧＳ：Ｂｒｉｌｌｏｕｉｎ Ｇａｉｎ Ｓｐｅｃｔｒｕｍ）と呼ばれる。ＢＧＳの周波数シフト量及びスペクトル線幅は、それぞれブリルアン周波数シフト（ＢＦＳ：Ｂｒｉｌｌｏｕｉｎ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ
Ｓｈｉｆｔ）及びブリルアン線幅と呼ばれる。ＢＦＳ及びブリルアン線幅は、光ファイバの材質及び光ファイバに入射されるプローブ光の波長（周波数）によって異なる。例えば、石英系のシングルモード光ファイバに波長１．５５μｍのプローブ光を入射した場合、ＢＦＳは約１１ＧＨｚ、ブリルアン線幅は約３０ＭＨｚとなる。

【0006】

ＢＦＳは、光ファイバの歪みに対して５００ＭＨｚ／％程度の割合で線形に変化することが知られている。これを引っ張り歪み及び温度に換算すると、それぞれ０．０５８ＭＨｚ／με、１．１８ＭＨｚ／℃に相当する。

【0007】

このようにＢＯＴＤＲでは、光ファイバの長手方向に対する歪みや温度分布を測定することが可能であり、橋梁やトンネルなど大型建造物のモニタリング技術として注目されている。

【0008】

ＢＯＴＤＲでは、一般的に、光ファイバ中で発生するブリルアン散乱光のスペクトル波形を測定するため、別途用意した参照光とのヘテロダイン検波を行う。ブリルアン散乱光の強度は、一般的なＯＴＤＲで用いられるレイリー散乱光の強度に比べて２～３桁程度小さい。このため、ヘテロダイン検波は、最小受光感度を向上させる上で有用となる。

【0009】

ＢＯＴＤＲは、光ファイバの長手方向に対する周波数スペクトル分布の情報を扱うため、時間、振幅及び周波数の３次元の情報を取得する必要がある。ここで、ブリルアン散乱光は、上述の通り非常に微弱なため、ヘテロダイン検波を適用しても十分な信号雑音比（
Ｓ／Ｎ）を確保できない。その結果、Ｓ／Ｎ改善のための平均化処理が必要となる。この平均化処理と上述の３次元情報取得のため、従来のＢＯＴＤＲ装置では測定時間の短縮が難しい。

【0010】

ＢＯＴＤＲ装置における測定時間を短縮させる方法として、自己遅延干渉計を用いる方法が提案されている。この方法では、光の周波数変化を、自己遅延干渉計で後方散乱光をコヒーレント検波して得られるビート信号の位相差として測定することにより、時間及び位相の２次元の情報を取得する。このため、３次元の情報の取得が必要な従来のＢＯＴＤＲ装置に比べて測定時間が短縮される。

【先行技術文献】

【非特許文献】

【0011】

【文献】K.Koizumi, et al, “High-Speed Distributed Strain Measurement using Brillouin Optical Time-Domain Reflectometry Based-on Self-Delayed Heterodyne Detection”, ECOC2015, P.1.07, Sep.2015

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0012】

上述の通り、後方散乱光に含まれるレイリー散乱光の強度は大きい。このため、ブリルアン散乱光を観測するためには、光ファイバで発生する後方散乱光からレイリー散乱光の成分をバンドパスフィルタで取り除かなければならない。

【0013】

ここで、ブリルアン散乱光と、取り除くレイリー散乱光との、中心周波数差は、約１０ＧＨｚと小さい。従って、バンドパスフィルタとして、エッジの傾きが急なフィルタが必要とされる。

【0014】

エッジの傾きが急なフィルタとして、ファイバブラッググレーティング（Ｆｉｂｅｒ Ｂｒａｇｇ Ｇｒａｔｉｎｇ）を用いたフィルタがある。しかし、ＦＢＧは温度依存性が大きく、温度補償を実施しない場合、１０ｐｍ／℃程度の、温度に対する波長（周波数）の変動がある。受動的に温度補償を実施するアサーマル型でも数ｐｍ／℃の温度変動がある。ＦＢＧに温度依存性があるため、急激な温度変動が生じる環境では、レイリー散乱光の除外が難しい。

【0015】

図１を参照して、ＦＢＧの中心周波数（中心波長）と、プローブ光の中心周波数（中心波長）の関係と、ＦＢＧの出力光の関係を説明する。図１は、ＦＢＧの出力スペクトルを示す模式図である。図１は、横軸に波長を取って示し、縦軸に強度を取って示している。図１では、プローブ光の中心周波数（波長）に対してＦＢＧの波長が適切な場合を曲線Ｉで示し、ＦＢＧの波長が短波長側に２５ｐｍずれた場合を曲線ＩＩで示し、ＦＢＧの波長が長波長側に２５ｐｍずれた場合を曲線ＩＩＩで示している。ここでは、ＦＢＧの短波長側のエッジを使用している。

【0016】

ＦＢＧの波長が適切な波長（Ｉ）から、短波長側に２５ｐｍずれている場合（ＩＩ）、レイリー散乱光の強度が大きくなる。すなわち、レイリー散乱光が十分に除外されない。一方、ＦＢＧの波長が適切な波長（Ｉ）から、長波長側に２５ｐｍずれている場合（ＩＩＩ）、ブリルアン散乱光の強度が小さくなる。

【0017】

このように、急激な温度変動により生じるＦＢＧの波長ずれが、ＢＯＴＤＲ受信信号のＳ／Ｎの劣化を引き起こし、測定精度に大きく影響を与える。

【0018】

この発明は、上述の問題点に鑑みてなされたものである。この発明の目的は、ＢＯＴＤ
Ｒ装置において、急激な温度変動が起こるなどしてレイリー散乱光を除去するのに用いられる波長分離フィルタに波長ずれが生じた場合に、プローブ光の中心周波数を変化させることにより、受信信号のＳ／Ｎの劣化を抑制可能な光ファイバ歪み測定装置と、光ファイバ歪み測定装置で行われる波長制御方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0019】

上述した目的を達成するために、この発明の光ファイバ歪み測定装置は、光源部と、波
長制御部と、自己遅延干渉計と、信号処理部とを備えて構成される。光源部は、可変波長
光源を備え、プローブ光を生成する。波長制御部は、プローブ光により測定対象となる光
ファイバで発生する後方散乱光が入力され、後方散乱光に含まれる後方ブリルアン散乱光
を出力する。自己遅延干渉計は、後方ブリルアン散乱光が入力され、測定信号を生成する
。信号処理部は、測定信号から、光ファイバの歪みデータを含む計測結果データを生成す
る。

【0020】

波長制御部は、波長分離フィルタ、光カプラ、光強度測定部及び制御手段を備えて構成される。波長分離フィルタは、後方散乱光に含まれるレイリー散乱光を遮断して後方ブリルアン散乱光を透過させる。光カプラは、波長分離フィルタを透過した後方ブリルアン散乱光を２分岐して一方を、自己遅延干渉計に送り、他方を光強度測定部に送る。

【0021】

光強度測定部は、２分岐された他方の後方ブリルアン散乱光の強度を測定する。制御手段は、ブリルアン散乱光の強度の変化量、及び、増減に応じて、可変波長光源の波長を変化させる。

【0022】

この発明の光ファイバ歪み測定装置の好適実施形態によれば、光カプラは、波長分離フィルタを透過した後方ブリルアン散乱光を異なる強度に２分岐して、強度の大きい光を受光検波部に送り、強度の小さい光を光強度測定部に送る。

【0023】

また、自己遅延干渉計は、後方散乱光を、第１光路及び第２光路に２分岐する光分岐器と、第１光路及び第２光路のいずれか一方に設けられた、ビート周波数の周波数シフトを与える光周波数シフタと、第１光路及び第２光路のいずれか一方に設けられた光遅延器と、第１光路及び第２光路を伝播する光を合波して合波光を生成する合波器と、合波光をヘテロダイン検波してビート信号を生成するバランス型フォトダイオードと、測定信号と同じ周波数を持つ局発信号を生成する局発電気信号源と、測定信号と局発信号の差周波信号を測定信号として取得するミキサー及びローパスフィルタとを備えるのが好適である。

【0024】

また、この発明の光ファイバ歪み測定装置の他の好適実施形態によれば、第１光路及び第２光路のいずれか一方に偏波コントローラが設けられ、コヒーレント検波部の出力が最大となるように偏波が制御される。

【0025】

また、この発明の波長制御方法は、上述の光ファイバ歪み測定装置で行われる、可変波長光源の波長制御方法であって、後方ブリルアン散乱光の強度の変化量の絶対値が、所定の閾値を超えているか否かを判定する第１過程と、第１過程における判定において、所定の閾値を超えている場合に、強度の変化が、正（＋）の変化であるか否かを判定する第２過程と、第２過程における判定において、＋の変化である場合、可変波長光源の波長を短波長側に所定の大きさだけ変化させる第３過程と、第２過程における判定において、負（－）の変化である場合、可変波長光源の波長を長波長側に所定の大きさだけ変化させる第４過程とを備えて構成される。第３過程又は第４過程に続いて第１過程を行い、第１過程での判定の結果所定の閾値以下になるまで、第１過程、第２過程、並びに、第３過程及び第４過程のいずれか一方を、繰り返し行う。

【発明の効果】

【0026】

この発明の、光ファイバ歪み測定装置及び波長制御方法によれば、ＢＯＴＤＲ装置において、急激な温度変動が起こるなどしてレイリー散乱光を除去するのに用いられる波長分離フィルタに波長ずれが生じた場合に、プローブ光の中心周波数を変化させることにより、受信信号のＳ／Ｎの劣化を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0027】

【図1】ＦＢＧの出力スペクトルを示す模式図である。

【図2】光ファイバ歪み測定装置の模式的なブロック図である。

【図3】可変波長光源の波長と、光強度測定器で測定される強度の関係を示す模式図である。

【図4】波長制御方法の処理フローを示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0028】

以下、図を参照して、この発明の実施の形態について説明するが、各図は、この発明が理解できる程度に概略的に示したものに過ぎない。また、以下、この発明の好適な構成例につき説明するが、単なる好適例にすぎない。従って、この発明は以下の実施の形態に限定されるものではなく、この発明の構成の範囲を逸脱せずにこの発明の効果を達成できる多くの変更又は変形を行うことができる。

【0029】

図２を参照して、この発明の光ファイバ歪み測定装置について説明する。図２は、光ファイバ歪み測定装置の模式的なブロック図である。ここでは、光ファイバ歪み測定装置として説明するが、単に、光ファイバの歪みを測定するだけでなく、光ファイバの歪みに基づいて、温度の測定も可能である。

【0030】

光ファイバ歪み測定装置は、光源部１０、サーキュレータ２０、光増幅器３０、波長制御部３００、自己遅延干渉計４０、及び、信号処理部９０を備えて構成される。

【0031】

光源部１０は、プローブ光を生成する。光源部１０は、可変波長光源１２と、光パルス発生器１４と、タイミング制御器１６を備えて構成される。

【0032】

可変波長光源１２は、連続光を生成する。可変波長光源１２として、従来公知のレーザダイオード（ＬＤ）などの連続光光源を用いることができる。可変波長光源１２が生成する連続光の波長は、波長制御部３００からの波長制御信号に応じて設定される。可変波長光源１２で生成された連続光は、光パルス発生器１４に送られる。

【0033】

光パルス発生器１４は、任意好適な従来周知の、音響光学（ＡＯ：Ａｃｏｕｓｔ Ｏｐｔｉｃａｌ）変調器又は電気光学（ＥＯ：Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｏｐｔｉｃａｌ）変調器を用いて構成される。光パルス発生器１４は、タイミング制御器１６で生成された電気パルスに応じて、連続光から光パルスを生成する。この光パルスの繰り返し周期は、測定対象の光ファイバ（被測定光ファイバとも称する。）１００を光パルスが往復するのに要する時間よりも長く設定される。この光パルスが、プローブ光として、光源部１０から出力される。

【0034】

この光源部１０から出力されたプローブ光は、サーキュレータ２０を経て、被測定光ファイバ１００に入射される。なお、サーキュレータ２０に換えて、光カプラとアイソレータを組み合わせて用いても良い。

【0035】

被測定光ファイバ１００からの後方散乱光は、サーキュレータ２０を経て、光増幅器３０に送られる。光増幅器３０で増幅された後方散乱光は、波長制御部３００に送られる。

【0036】

波長制御部３００は、例えば、波長分離フィルタ３３０、光カプラ３４０、光強度測定器３５０及び制御手段３６０を備えて構成される。

【0037】

波長分離フィルタ３３０は、光増幅器３０で増幅された後方散乱光に含まれるレイリー散乱光の成分を遮断して、他の成分を透過させる。波長分離フィルタ３３０は、ブリルアン散乱光とレイリー散乱光の識別を容易にするために、ブリルアン散乱光とレイリー散乱光の周波数差の２倍である２０ＧＨｚ以下の帯域幅であることが望ましい。波長分離フィルタ３３０を透過した光は、光カプラ３４０に送られる。

【0038】

光カプラ３４０は、波長分離フィルタ３３０を透過した光を２分岐する。２分岐された一方は、自己遅延干渉計４０に送られ、２分岐された他方は、光強度測定器３５０に送られる。ここで、自己遅延干渉計４０に送られる光強度の低下を抑制するため、光カプラ３４０の分岐比が大きいものを用いるのがよい。この場合、強度の大きい光信号を自己遅延干渉計４０に送り、強度の小さい信号を光強度測定器３５０に送る。

【0039】

光強度測定器３５０は、強度の小さい光信号でも強度測定が可能であるように、受信感度の高いフォトダイオード（ＰＤ）を用いて構成されるのがよい。光強度測定器３５０での測定結果は、制御手段３６０に送られる。

【0040】

制御手段３６０は、測定された光強度に応じて、可変波長光源１２の波長を設定する波長制御信号を生成する。波長制御信号は、光源部１０の可変波長光源１２に送られる。なお、光強度測定器３５０は、ＩＣチップ等で構成され、プログラミング等により所定の機能を奏する。

【0041】

図３を参照して、可変波長光源１２の波長と、光強度測定器３５０で測定される強度の関係について説明する。図３は、可変波長光源１２の波長と、光強度測定器３５０で測定される強度の関係を示す模式図である。図３では、横軸に、可変波長光源１２の波長の変化量（ｎｍ）を取って示し、縦軸に、光強度測定器３５０で測定される強度の変化量（ｄＢ）を取って示している。

【0042】

図３では、波長の変化量０（ｎｍ）を中心として、±０．０２ｎｍの波長の範囲が、受信強度の変化量が小さく、高い測定精度を示す領域である。

【0043】

この高い測定精度を示す領域から長波長側に、可変波長光源１２の波長を変化させると、図１のＦＢＧの波長が短波長側に２５ｐｍずれた場合（ＩＩ）と同様のスペクトルになる。したがって、レイリー散乱光を除外できずに、光強度測定器３５０で測定される強度が大きくなる。

【0044】

一方、この高い測定精度を示す領域から短波長側に、可変波長光源１２の波長を変化させると、図１のＦＢＧの波長が長波長側に２５ｐｍずれた場合（ＩＩＩ）と同様のスペクトルになる。したがって、ブリルアン散乱光の強度自体が小さくなり、光強度測定器３５０で測定される強度も小さくなる。

【0045】

温度変動により生じる波長分離フィルタの波長ずれが、可変波長光源１２の波長に対して短波長側にずれた場合は、相対的に可変波長光源１２の波長が長波長側にずれることに対応する。従って、制御手段３６０は、可変波長光源１２の波長を短波長側にシフトさせる。一方、可変波長光源１２の波長に対して長波長側にずれた場合は、相対的に可変波長光源１２の波長が短波長側にずれることに対応する。従って、制御手段３６０は、可変波長光源１２の波長を長波長側にシフトさせる。

【0046】

図４を参照して、可変波長光源１２の波長の制御方法を説明する。図４は、可変波長光源１２の波長の制御方法を説明するためのフローチャートである。この可変波長光源１２の波長の制御方法は、主に、制御手段３６０で行われる。

【0047】

この可変波長光源１２の波長の制御方法は、光ファイバ歪み測定装置において、歪み測定を行っている間、常時、または、定期的に行われる。

【0048】

この可変波長光源１２の波長の制御が開始されると、まず、受信強度の変化量の絶対値が、所定の閾値ｘｄＢを超えているか否かを判定する（Ｓ１０）。閾値ｘｄＢは、任意好適に設定される。可変波長光源１２の波長と、光強度測定器３５０で測定される強度が図３に示されるような関係にあるときは、閾値ｘｄＢは、例えば０．５ｄＢに設定される。

【0049】

Ｓ１０の判定において、受信強度の変化量の絶対値が、所定の閾値ｘを超えている場合（Ｙｅｓ）は、引き続いて、強度の変化が、＋の変化であるか否かを判定する（Ｓ２０）。

【0050】

Ｓ２０の判定において、正（＋）の変化である場合（Ｙｅｓ）、光源波長が長波長側に変動している。したがって、光源波長を短波長（－）側にｙｎｍだけ変化させる。すなわち、光源波長を－ｙｎｍ変化させる（Ｓ３０）。波長の変化量ｙｎｍは、任意好適に設定される。可変波長光源１２の波長と、光強度測定器３５０で測定される強度が図３に示されるような関係にあるときは、変化量ｙｎｍは、例えば０．０１ｎｍに設定される。Ｓ３０において、光源波長を－ｙｎｍ変化させた後、再び、Ｓ１０の判定が行われる。このループは、Ｓ１０の判定において、強度の変化量が所定の閾値ｘ以下（Ｎｏ）になるまで、繰り返し行われる。

【0051】

Ｓ２０の判定において、負（－）の変化である場合（Ｎｏ）、光源波長が短波長側に変動している。したがって、光源波長を長波長（＋）側にｙｎｍだけ変化させる。すなわち、光源波長を＋ｙｎｍ変化させる（Ｓ４０）。Ｓ４０において、光源波長を＋ｙｎｍ変化させた後、再び、Ｓ１０の判定が行われる。このループは、Ｓ１０の判定において、強度の変化量が所定の閾値以下（Ｎｏ）になるまで、繰り返し行われる。

【0052】

Ｓ１０の判定において、所定の閾値を超えていない場合（Ｎｏ）は、測定を終了するか否かを判定する（Ｓ５０）。Ｓ５０において、測定を終了する場合（Ｙｅｓ）、波長制御を終了する。その後、定期的に、あるいは、必要に応じて、波長制御が行われる。一方、波長制御を常時行うなど、Ｓ５０において、測定を終了しない場合（Ｎｏ）、Ｓ１０の判定を行う。

【0053】

この波長制御部３００から出射される自然ブリルアン散乱光の時刻ｔにおける信号Ｅ_０（ｔ）は、以下の式（１）で表される。

【0054】

Ｅ_０（ｔ）＝Ａ_０ｅｘｐ｛ｊ（２πｆ_ｂｔ＋φ_０）｝ （１）
ここで、Ａ_０は振幅、ｆ_ｂは自然ブリルアン散乱光の光周波数、φ_０は初期位相を示している。

【0055】

自己遅延干渉計４０は、分岐部４２と、光周波数シフタ部４３と、遅延部４８と、偏波コントローラ４６と、合波部５０と、コヒーレント検波部６０と、ミキサー部７０と、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）７２と、局発電気信号源８３を備えて構成される。

【0056】

局発電気信号源８３は、周波数ｆ_ＡＯＭの電気信号を生成する。

【0057】

分岐部４２は、プローブ光により被測定光ファイバ１００で発生する後方ブリルアン散乱光を、波長制御部３００を経て受け取り、第１光路及び第２光路に２分岐する。

【0058】

光周波数シフタ部４３は、第１光路に設けられている。光周波数シフタ部４３は、局発電気信号源８３で生成された周波数ｆ_ＡＯＭの電気信号を用いて、第１光路を伝播する光に対して、周波数ｆ_ＡＯＭの周波数シフトを与える。

【0059】

この構成例では、偏波コントローラ４６は、第２光路に設けられている。偏波コントローラ４６は、偏波制御部４００からの指示により第２光路を伝播する光の偏波を制御する。

【0060】

また、この構成例では、第２光路に遅延部４８が設けられている。遅延部４８は、第２光路を伝播する光に時間τの遅延を与える。なお、遅延部４８は、第２光路を伝播する光に、第１光路を伝播する光に比べて時間τの遅延を与えればよく、その構成は任意である。例えば、偏波コントローラ４６が遅延器として機能する場合は、遅延器を別途設けなくてもよい。また、いわゆる遅延線で構成することもできる。

【0061】

合波部５０は、第１光路及び第２光路を伝播する光を合波して合波光を生成する。合波部５０に入射される、第１光路を伝播する光信号Ｅ_１（ｔ）、第２光路を伝播する光信号Ｅ_２（ｔ－τ）は、それぞれ、以下の（２）（３）式で表される。

【0062】

Ｅ_１（ｔ）＝Ａ_１ｅｘｐ｛ｊ（２πｆ_ｂｔ＋２πｆ_ＡＯＭｔ＋φ_１）｝ （２）
Ｅ_２（ｔ）＝Ａ_２ｅｘｐ［ｊ｛２πｆ_ｂ（ｔ－τ）＋φ_２｝］（３）
ここで、Ａ_１及びＡ_２は、それぞれＥ_１（ｔ）及びＥ_２（ｔ－τ）の振幅であり、φ_１及びφ_２は、それぞれＥ_１（ｔ）及びＥ_２（ｔ－τ）の初期位相である。

【0063】

コヒーレント検波部６０は、合波光をヘテロダイン検波してビート信号を生成する。コヒーレント検波部６０は、例えば、バランス型フォトダイオード（ＰＤ）６２とＦＥＴ増幅器６４を備えて構成される。ヘテロダイン検波により与えられるビート信号Ｉ_１２は、以下の式（４）で表される。

【0064】

Ｉ_１２＝２Ａ_１Ａ_２ｃｏｓ｛２π（ｆ_ＡＯＭｔ＋ｆ_ｂτ）＋φ_１－φ_２｝ （４）
コヒーレント検波部６０で生成されたビート信号は、第１電気信号としてミキサー部７０に送られる。また、局発電気信号源８３で生成された電気信号は第２電気信号としてミキサー部７０に送られる。

【0065】

ミキサー部７０は、第１電気信号と、第２電気信号とをホモダイン検波して、ホモダイン信号を生成する。ＬＰＦ７２は、ホモダイン信号から増幅されたビート信号と局発電気信号との和周波成分を除去して、差周波成分である測定信号を生成する。測定信号は、信号処理部９０に送られる。

【0066】

ここで、第１及び第２電気信号はいずれも周波数ｆ_ＡＯＭを有するビート信号であるので、これらをホモダイン検波することにより、２πｆ_ｂτの変化が位相差として出力される。ブリルアン周波数ｆ_ｂは、被測定光ファイバ１００の歪みによって変化する。

【0067】

信号処理部９０は、自己遅延干渉計４０から受け取った測定信号に基づいて、光ファイバの歪みデータを含む計測結果データを生成する。この計測結果データには、光ファイバの温度のデータも含む。

【0068】

信号処理部９０は、例えば、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）で構成できる。また、ソフトウェアを実行することにより、信号処理部９０を実現する構成にしても良い。なお、各処理の内容を記憶する記憶手段については、任意好適な従来公知の構成にできるので、ここでは説明を省略する。

【0069】

この発明の、光ファイバ歪み測定装置及び波長制御方法によれば、光ファイバ歪み測定装置に急激な温度変動が生じて、波長分離フィルタの波長ずれが起こった場合であっても、波長分離フィルタの波長ずれに応じて、可変波長光源１２の波長を変化させることで、受信信号のＳ／Ｎの劣化を抑制することができる。

【符号の説明】

【0070】

１０ 光源部
１２ 可変波長光源
１４ 光パルス発生器
１６ タイミング制御器
２０ サーキュレータ
３０ 光増幅器
４０ 自己遅延干渉計
４２ 分岐部
４３ 光周波数シフタ部
４６ 偏波コントローラ
４８ 遅延部
５０ 合波部
６０ コヒーレント検波部
６２ バランス型ＰＤ
６４ ＦＥＴ増幅器
７０ ミキサー部
７２ ローパスフィルタ（ＬＰＦ）
８３ 局発電気信号源
９０ 信号処理部
１００ 被測定光ファイバ
３００ 波長制御部
３３０ 波長分離フィルタ
３４０ 光カプラ
３５０ 光強度測定器
３６０ 制御手段
４００ 偏波制御部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】