特許 7523071 光ファイバ撚り周期算出システム、光ファイバ撚り周期算出方法、光ファイバ撚り周期算出装置及び光ファイバ撚り周期算出プログラム

(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】2024-07-18

(45)【発行日】2024-07-26

(54)【発明の名称】光ファイバ撚り周期算出システム、光ファイバ撚り周期算出方法、光ファイバ撚り周期算出装置及び光ファイバ撚り周期算出プログラム

(51)【国際特許分類】

   G01M 11/00 20060101AFI20240719BHJP

【ＦＩ】

G01M11/00 G

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2021118723

(22)【出願日】2021-07-19

(65)【公開番号】P2023014655

(43)【公開日】2023-01-31

【審査請求日】2023-09-27

(73)【特許権者】

【識別番号】000004226

【氏名又は名称】日本電信電話株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】504137912

【氏名又は名称】国立大学法人 東京大学

(74)【代理人】

【識別番号】100119677

【弁理士】

【氏名又は名称】岡田 賢治

(74)【代理人】

【識別番号】100160495

【弁理士】

【氏名又は名称】畑 雅明

(74)【代理人】

【識別番号】100115794

【弁理士】

【氏名又は名称】今下 勝博

(72)【発明者】

【氏名】飯田 大輔

(72)【発明者】

【氏名】脇坂 佳史

(72)【発明者】

【氏名】小田 友和

(72)【発明者】

【氏名】中村 篤志

(72)【発明者】

【氏名】岡本 達也

(72)【発明者】

【氏名】古敷谷 優介

(72)【発明者】

【氏名】本田 奈月

(72)【発明者】

【氏名】村山 英晶

【審査官】小野寺 麻美子

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１６－１０２６９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭６１－１０４２３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－１０２６９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－１２４５７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－１５２６３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平６－９４５７０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｍ １１／００ － Ｇ０１Ｍ １１／０２

Ｇ０２Ｂ ６／００ － Ｇ０２Ｂ ６／５４

ＪＳＴＰｌｕｓ／ＪＳＴ７５８０／ＪＳＴＣｈｉｎａ（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）

Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｄｉｒｅｃｔ

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数のシングルモード光ファイバが格納される光ファイバケーブルのうちの、１本以上の前記シングルモード光ファイバについて、入射光の周波数と反射光の周波数との間のブリルアン周波数シフトの長手方向分布を測定する周波数シフト測定部と、
前記光ファイバケーブルの一部が曲げられている状態において、１本以上の前記シングルモード光ファイバについて、前記光ファイバケーブルの曲げ前後間の前記ブリルアン周波数シフトの長手方向分布の変化量を算出するシフト変化量算出部と、
前記光ファイバケーブルの一部が曲げられている状態において、１本以上の前記シングルモード光ファイバについて、前記ブリルアン周波数シフトの長手方向分布の変化量の周期に基づいて、前記光ファイバケーブルの撚り周期を算出する撚り周期算出部と、
を備えることを特徴とする光ファイバ撚り周期算出システム。

【請求項2】

前記シフト変化量算出部は、前記光ファイバケーブルの曲げられている一部が捩じられていない状態において、前記ブリルアン周波数シフトの長手方向分布の変化量を算出し、
前記撚り周期算出部は、前記光ファイバケーブルの曲げられている一部が捩じられていない状態において、前記光ファイバケーブルの撚り周期を算出する
ことを特徴とする、請求項１に記載の光ファイバ撚り周期算出システム。

【請求項3】

前記周波数シフト測定部は、前記光ファイバケーブルのうちの最外層の前記シングルモード光ファイバについて、前記ブリルアン周波数シフトの長手方向分布を測定する
ことを特徴とする、請求項１又は２に記載の光ファイバ撚り周期算出システム。

【請求項4】

前記光ファイバケーブルの長手方向での前記周波数シフト測定部の距離分解能が、前記光ファイバケーブルの撚り周期と比べて短い状態において、かつ、前記光ファイバケーブルの撚り周期が、前記光ファイバケーブルの曲げ領域と比べて短い状態において、前記撚り周期算出部は、前記光ファイバケーブルの撚り周期を算出する
ことを特徴とする、請求項１から３のいずれかに記載の光ファイバ撚り周期算出システム。

【請求項5】

複数のシングルモード光ファイバが格納される光ファイバケーブルのうちの、１本以上の前記シングルモード光ファイバについて、入射光の周波数と反射光の周波数との間のブリルアン周波数シフトの長手方向分布を測定する周波数シフト測定ステップと、
前記光ファイバケーブルの一部が曲げられている状態において、１本以上の前記シングルモード光ファイバについて、前記光ファイバケーブルの曲げ前後間の前記ブリルアン周波数シフトの長手方向分布の変化量を算出するシフト変化量算出ステップと、
前記光ファイバケーブルの一部が曲げられている状態において、１本以上の前記シングルモード光ファイバについて、前記ブリルアン周波数シフトの長手方向分布の変化量の周期に基づいて、前記光ファイバケーブルの撚り周期を算出する撚り周期算出ステップと、
を順に備えることを特徴とする光ファイバ撚り周期算出方法。

【請求項6】

複数のシングルモード光ファイバが格納される光ファイバケーブルのうちの、１本以上の前記シングルモード光ファイバについて、入射光の周波数と反射光の周波数との間のブリルアン周波数シフトの長手方向分布の測定結果を取得する周波数シフト取得部と、
前記光ファイバケーブルの一部が曲げられている状態において、１本以上の前記シングルモード光ファイバについて、前記光ファイバケーブルの曲げ前後間の前記ブリルアン周波数シフトの長手方向分布の変化量を算出するシフト変化量算出部と、
前記光ファイバケーブルの一部が曲げられている状態において、１本以上の前記シングルモード光ファイバについて、前記ブリルアン周波数シフトの長手方向分布の変化量の周期に基づいて、前記光ファイバケーブルの撚り周期を算出する撚り周期算出部と、
を備えることを特徴とする光ファイバ撚り周期算出装置。

【請求項7】

請求項６に記載の光ファイバ撚り周期算出装置が備える前記周波数シフト取得部、前記シフト変化量算出部及び前記撚り周期算出部が行なう各処理ステップを、順にコンピュータに実行させるための光ファイバ撚り周期算出プログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、光ファイバケーブルの撚り周期を算出する技術に関する。

【背景技術】

【0002】

光ファイバケーブルの曲げ方向を算出する技術が、非特許文献１、２等に開示されている。非特許文献１では、光ファイバケーブルの３次元空間の曲線軌跡は、解析的にはフレネ・セレの公式において、曲率κ及び捩率τに基づいて、算出することができる。ここで、曲率κは、光ファイバケーブルが、どのような方向にどのくらい曲がっているかを示す。そして、捩率τは、光ファイバケーブルの曲げ方向の基準となる初期座標（地球天地を基準とする絶対座標）が、どのくらい回転しているかを示す。

【0003】

光ファイバケーブルの曲線軌跡ベクトルｒ（ｓ）は、数式１で表わされる。

【数1】

ここで、ｓは、光ファイバケーブルの曲線軌跡上の距離を示し、ｒ_０は、光ファイバケーブルの曲線軌跡上の端点を示し、Ｔ（ｓ）は、数式２で表わされる位置ベクトルである。

【数2】

ここで、Ｔは、光ファイバケーブルの曲線軌跡の単位接ベクトルを示し、Ｎは、光ファイバケーブルの曲線軌跡の単位主法線ベクトルを示し、Ｂは、光ファイバケーブルの曲線軌跡の単位従法線ベクトルを示し、ｄ／ｄｓは、光ファイバケーブルの曲線軌跡の単位弧長当たりの変化量（空間分解能）を示し、κ及びτは、上述の曲率及び捩率を示す。

【先行技術文献】

【非特許文献】

【0004】

【文献】Ｊａｓｏｎ Ｐ．Ｍｏｏｒｅ ａｎｄ Ｍａｔｔｈｅｗ Ｄ．Ｒｏｇｇｅ，“Ｓｈａｐｅ ｓｅｎｓｉｎｇ ｕｓｉｎｇ ｍｕｌｔｉ－ｃｏｒｅ ｆｉｂｅｒ ｏｐｔｉｃ ｃａｂｌｅ ａｎｄ ｐａｒａｍｅｔｒｉｃ ｃｕｒｖｅ ｓｏｌｕｔｉｏｎ”，Ｏｐｔｉｃｓ Ｅｘｐｒｅｓｓ，Ｖｏｌ．２０，Ｎｏ．３，ｐｐ．２９６７－２９７３．

【文献】Ｍ．Ｊ．Ｇａｎｄｅｒ，Ｗ．Ｎ．ＭａｃＰｈｅｒｓｏｎ，Ｒ．ＭｃＢｒｉｄｅ，Ｊ．Ｄ．Ｃ．Ｊｏｎｅｓ，Ｌ．Ｚｈａｎｇ，Ｉ．Ｂｅｎｎｉｏｎ，Ｐ．Ｍ．Ｂｌａｎｃｈａｒｄ，Ｊ．Ｇ．Ｂｕｒｎｅｔｔ ａｎｄ Ａ．Ｈ．Ｇｒｅｅｎａｗａｙ，“Ｂｅｎｄ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｕｓｉｎｇ Ｂｒａｇｇ ｇｒａｔｉｎｇｓ ｉｎ ｍｕｌｔｉｃｏｒｅ ｆｉｂｅｒ”，Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ ｌｅｔｔｅｒｓ，Ｖｏｌ．３６，Ｎｏ．２，ｐｐ．１２０－１２１．

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

非特許文献２では、光ファイバケーブルが曲がるとブラッグ反射波長が変わる、ＦＢＧ（Ｆｉｂｅｒ Ｂｒａｇｇ Ｇｒａｔｉｎｇ）が付与されたマルチコア光ファイバを用いる。そして、ＯＦＤＲ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｏｍａｉｎ Ｒｅｆｌｅｃｔｏｍｅｔｒｙ）を用いて、各コアの歪みの長手方向分布を測定する。さらに、同一地点での各コアの歪みから得られる、その地点での断面方向の歪み分布に基づいて、その地点での曲率κ及び捩率τを算出する。すると、数式１及び数式２に基づいて、光ファイバケーブルの曲線軌跡ベクトルｒ（ｓ）を算出することができる。

【0006】

しかし、ＦＢＧが付与されたマルチコア光ファイバを用いるため、長尺の光ファイバケーブルを作製することが困難である。そして、光ファイバケーブルの機械的強度及び伝送特性担保の観点を考慮すれば、歪みに対する感度を向上させるためにコア同士の間隔を大きくすることが困難である。さらに、ＯＦＤＲを用いるため、測定距離が短い。

【0007】

そこで、光ファイバケーブルの曲線軌跡ベクトルｒ（ｓ）を算出するために、シングルモード光ファイバを用いることが考えられる。しかし、光ファイバケーブルの構造パラメータとして光ファイバケーブルの撚り周期を考慮する必要があり、光ファイバケーブルの撚り周期を光ファイバケーブルの作製後に非破壊で測定する手段がない。

【0008】

そこで、前記課題を解決するために、本開示は、長尺の光ファイバケーブルを容易に作製するとともに、歪みに対する感度を向上させるためにコア同士の間隔を容易に大きくしながら、光ファイバケーブルの撚り周期を作製後に非破壊で算出することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

前記課題を解決するために、１本以上のシングルモード光ファイバについて、光ファイバケーブルの曲げ前後間のブリルアン周波数シフトの長手方向分布の変化量の周期を算出する。そして、これに基づいて、光ファイバケーブルの撚り周期を算出する。

【0010】

具体的には、本開示は、複数のシングルモード光ファイバが格納される光ファイバケーブルのうちの、１本以上の前記シングルモード光ファイバについて、入射光の周波数と反射光の周波数との間のブリルアン周波数シフトの長手方向分布を測定する周波数シフト測定部と、前記光ファイバケーブルの一部が曲げられている状態において、１本以上の前記シングルモード光ファイバについて、前記光ファイバケーブルの曲げ前後間の前記ブリルアン周波数シフトの長手方向分布の変化量を算出するシフト変化量算出部と、前記光ファイバケーブルの一部が曲げられている状態において、１本以上の前記シングルモード光ファイバについて、前記ブリルアン周波数シフトの長手方向分布の変化量の周期に基づいて、前記光ファイバケーブルの撚り周期を算出する撚り周期算出部と、を備えることを特徴とする光ファイバ撚り周期算出システムである。

【0011】

また、本開示は、複数のシングルモード光ファイバが格納される光ファイバケーブルのうちの、１本以上の前記シングルモード光ファイバについて、入射光の周波数と反射光の周波数との間のブリルアン周波数シフトの長手方向分布を測定する周波数シフト測定ステップと、前記光ファイバケーブルの一部が曲げられている状態において、１本以上の前記シングルモード光ファイバについて、前記光ファイバケーブルの曲げ前後間の前記ブリルアン周波数シフトの長手方向分布の変化量を算出するシフト変化量算出ステップと、前記光ファイバケーブルの一部が曲げられている状態において、１本以上の前記シングルモード光ファイバについて、前記ブリルアン周波数シフトの長手方向分布の変化量の周期に基づいて、前記光ファイバケーブルの撚り周期を算出する撚り周期算出ステップと、を順に備えることを特徴とする光ファイバ撚り周期算出方法である。

【0012】

また、本開示は、複数のシングルモード光ファイバが格納される光ファイバケーブルのうちの、１本以上の前記シングルモード光ファイバについて、入射光の周波数と反射光の周波数との間のブリルアン周波数シフトの長手方向分布の測定結果を取得する周波数シフト取得部と、前記光ファイバケーブルの一部が曲げられている状態において、１本以上の前記シングルモード光ファイバについて、前記光ファイバケーブルの曲げ前後間の前記ブリルアン周波数シフトの長手方向分布の変化量を算出するシフト変化量算出部と、前記光ファイバケーブルの一部が曲げられている状態において、１本以上の前記シングルモード光ファイバについて、前記ブリルアン周波数シフトの長手方向分布の変化量の周期に基づいて、前記光ファイバケーブルの撚り周期を算出する撚り周期算出部と、を備えることを特徴とする光ファイバ撚り周期算出装置である。

【0013】

また、本開示は、以上に記載の光ファイバ撚り周期算出装置が備える前記周波数シフト取得部、前記シフト変化量算出部及び前記撚り周期算出部が行なう各処理ステップを、順にコンピュータに実行させるための光ファイバ撚り周期算出プログラムである。

【0014】

これらの構成によれば、シングルモード光ファイバを用いるため、長尺の光ファイバケーブルを作製することが容易である。そして、光ファイバケーブルの機械的強度及び伝送特性担保の観点を考慮しても、歪みに対する感度を向上させるためにコア同士の間隔を大きくすることが容易である。さらに、ブリルアン周波数シフトの変化量を歪みに変換することなく、光ファイバケーブルの撚り周期を作製後に非破壊で算出することができる。

【0015】

また、本開示は、前記シフト変化量算出部は、前記光ファイバケーブルの曲げられている一部が捩じられていない状態において、前記ブリルアン周波数シフトの長手方向分布の変化量を算出し、前記撚り周期算出部は、前記光ファイバケーブルの曲げられている一部が捩じられていない状態において、前記光ファイバケーブルの撚り周期を算出することを特徴とする光ファイバ撚り周期算出システムである。

【0016】

この構成によれば、光ファイバケーブルの捩れ方向に応じて、光ファイバケーブルの撚り周期が、実際と比べて長く又は短く算出されることを防止することができる。

【0017】

また、本開示は、前記周波数シフト測定部は、前記光ファイバケーブルのうちの最外層の前記シングルモード光ファイバについて、前記ブリルアン周波数シフトの長手方向分布を測定することを特徴とする光ファイバ撚り周期算出システムである。

【0018】

この構成によれば、ブリルアン周波数シフトの変化量が、光ファイバケーブルの撚り周期に渡って、距離方向に大きな振幅で変化する様子をモニタすることができる。

【0019】

また、本開示は、前記光ファイバケーブルの長手方向での前記周波数シフト測定部の距離分解能が、前記光ファイバケーブルの撚り周期と比べて短い状態において、かつ、前記光ファイバケーブルの撚り周期が、前記光ファイバケーブルの曲げ領域と比べて短い状態において、前記撚り周期算出部は、前記光ファイバケーブルの撚り周期を算出することを特徴とする光ファイバ撚り周期算出システムである。

【0020】

この構成によれば、ブリルアン周波数シフトの変化量が、光ファイバケーブルの撚り周期に渡って、距離方向に変化する様子をモニタすることができる。そして、光ファイバケーブルの撚り周期が、光ファイバケーブルの曲げ領域に渡って、複数回分含まれる。

【発明の効果】

【0021】

このように、本開示は、長尺の光ファイバケーブルを容易に作製するとともに、歪みに対する感度を向上させるためにコア同士の間隔を容易に大きくしながら、光ファイバケーブルの撚り周期を作製後に非破壊で算出することができる。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】本開示の光ファイバ撚り周期算出システムの構成を示す図である。

【図2】本開示の光ファイバ撚り周期算出方法の手順を示す図である。

【図3】本開示の撚りがある光ファイバケーブルの構成を示す図である。

【図4】本開示の光ファイバの撚り周期を算出する具体例を示す図である。

【図5】本開示の光ファイバの撚り周期を算出する具体例を示す図である。

【図6】本開示の光ファイバの撚り周期を算出する具体例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0023】

添付の図面を参照して本開示の実施形態を説明する。以下に説明する実施形態は本開示の実施の例であり、本開示は以下の実施形態に制限されるものではない。

【0024】

（本開示の光ファイバ撚り周期算出システムの概要）
本開示の光ファイバ撚り周期算出システムの構成を図１に示す。本開示の光ファイバ撚り周期算出方法の手順を図２に示す。光ファイバ撚り周期算出システムＦは、周波数シフト測定装置１及び光ファイバ撚り周期算出装置２を備える。光ファイバ撚り周期算出装置２は、シフト変化量算出部２１及び撚り周期算出部２２を備え、コンピュータ及び図２に示した光ファイバ撚り周期算出プログラムによっても実現することができる（そのうえで、数式１、２に基づいて、光ファイバケーブルＣの曲率κ、捩率τ及び曲線軌跡ベクトルｒ（ｓ）を算出することができる）。図２に示した光ファイバ撚り周期算出プログラムは、記録媒体に記録することもでき、ネットワークを通して提供することもできる。

【0025】

光ファイバケーブルＣは、複数のシングルモード光ファイバを格納する。周波数シフト測定装置１は、１本以上のシングルモード光ファイバについて、入射光の周波数と反射光の周波数との間のブリルアン周波数シフトの長手方向分布を測定する。周波数シフト測定装置１は、ＯＦＤＲを用いるならば、測定距離を長くすることができないが、ＯＴＤＲ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｔｉｍｅ Ｄｏｍａｉｎ Ｒｅｆｌｅｃｔｏｍｅｔｒｙ）を用いるならば、測定距離を長くすることができる。光ファイバ撚り周期算出装置２は、図３から図６までに示すように、光ファイバケーブルＣの撚り周期を算出することができる。

【0026】

（本開示の光ファイバの撚り周期を算出する具体例）
本開示の撚りがある光ファイバケーブルの構成を図３に示す。本開示の光ファイバの撚り周期を算出する具体例を図４から図６までに示す（そのうえで、数式１、２に基づいて、光ファイバケーブルＣの曲率κ、捩率τ及び曲線軌跡ベクトルｒ（ｓ）を算出することができる）。図３では、光ファイバケーブルＣは、４心のテープ光ファイバを５層に積層した光ファイバスロットＳが８本分束ねられたうえで、撚りが施されているものである。

【0027】

シフト変化量算出部２１は、１本以上のシングルモード光ファイバについて、入射光の周波数と反射光の周波数との間のブリルアン周波数シフトの長手方向分布の測定結果を取得する（ステップＳ１）。図３では、シフト変化量算出部２１は、１本の光ファイバスロットＳのうちの、最外層のテープ光ファイバの最外層光ファイバＦＯについて、ブリルアン周波数シフトの長手方向分布の測定結果を取得している。すると、ブリルアン周波数シフトの変化量が、光ファイバケーブルＣの撚り周期に渡って、距離方向に大きな振幅で変化する様子をモニタすることができる（図６を参照）。ただし、シフト変化量算出部２１は、光ファイバケーブルＣのうちの、任意の１本以上のシングルモード光ファイバについて、ブリルアン周波数シフトの長手方向分布の測定結果を取得してもよい。

【0028】

シフト変化量算出部２１は、光ファイバケーブルＣの一部が曲げられているが捩じられていない状態において、１本以上のシングルモード光ファイバ（図３から図６まででは、最外層光ファイバＦＯ）について、光ファイバケーブルＣの曲げ前後間のブリルアン周波数シフトの長手方向分布の変化量を算出する（ステップＳ２）。

【0029】

図４の上段では、光ファイバケーブルＣの全体が、直線状で曲げられていない状態を示す。図４の中段では、図４の上段と比べて、光ファイバケーブルＣの全体が、直線状で捩じられてもいない状態を示す。図４の下段では、図４の中段と比べて、光ファイバケーブルＣの一部が、円形状で曲げられているが捩じられていない状態を示す。すると、光ファイバケーブルＣの捩れ方向に応じて、光ファイバケーブルＣの撚り周期が、実際と比べて長く又は短く算出されることを防止することができる（図６を参照）。

【0030】

図５でも、光ファイバケーブルＣの一部が、円形状で曲げられているが捩じられていない状態を示す。光ファイバケーブルＣは、光ファイバケーブルＣの軌跡上の距離ｚ_１から距離ｚ_５へと移るにつれて、円形状で曲げられているが捩じられていない。光ファイバケーブルＣの軌跡上の距離ｚ_１／ｚ_２／ｚ_３／ｚ_４／ｚ_５近傍において、最外層光ファイバＦＯは、光ファイバケーブルＣの曲げ領域の内側／外側／内側／外側／内側に位置する。

【0031】

図６の上段では、光ファイバケーブルＣの全体が、直線状で曲げられておらず捩じられていない状態を示す。光ファイバケーブルＣの軌跡上の距離ｚ_１～ｚ_５において、最外層光ファイバＦＯでのブリルアン周波数シフトは、ほぼ一定の値となりほぼ同様な値となる。

【0032】

図６の下段では、光ファイバケーブルＣの一部が、円形状で曲げられているが捩じられていない状態を示す。光ファイバケーブルＣの軌跡上の距離ｚ_１／ｚ_２／ｚ_３／ｚ_４／ｚ_５近傍において、最外層光ファイバＦＯでのブリルアン周波数シフトは、図６の上段と比べて図６の下段では、負方向／正方向／負方向／正方向／負方向に変化する。

【0033】

ここで、最外層光ファイバＦＯでの歪みは、内層の光ファイバでの歪みと比べて、圧縮時にも引っ張り時にも大きい。よって、ブリルアン周波数シフトの変化量が、光ファイバケーブルＣの撚り周期に渡って、距離方向に大きな振幅で変化する様子をモニタすることができる。そして、光ファイバケーブルＣの一部は、円形状で曲げられているが、捩じられていない。よって、光ファイバケーブルＣの捩れ方向に応じて、光ファイバケーブルＣの撚り周期が、実際と比べて長く又は短く算出されることを防止することができる。

【0034】

撚り周期算出部２２は、光ファイバケーブルＣの一部が曲げられているが捩じられていない状態において、１本以上のシングルモード光ファイバ（図３から図６まででは、最外層光ファイバＦＯ）について、ブリルアン周波数シフトの長手方向分布の変化量の周期に基づいて、光ファイバケーブルＣの撚り周期を算出する（ステップＳ３）。

【0035】

具体的には、撚り周期算出部２２は、図６に示した最外層光ファイバＦＯでの周波数に関する情報と、図５に示した最外層光ファイバＦＯの外内に関する情報と、を取得したうえで、光ファイバケーブルＣが、距離ｚ_１から距離ｚ_５へと移るにつれて、約２回の撚り周期で撚られていること（撚り周期は、距離ｚ_１～ｚ_３又は距離ｚ_３～ｚ_５）を算出する。

【0036】

ここで、光ファイバケーブルＣの長手方向での周波数シフト測定装置１の距離分解能が、光ファイバケーブルＣの撚り周期と比べて短い状態において、かつ、光ファイバケーブルＣの撚り周期が、光ファイバケーブルＣの曲げ領域と比べて短い状態において、撚り周期算出部２２は、光ファイバケーブルＣの撚り周期を算出することが望ましい。すると、ブリルアン周波数シフトの変化量が、光ファイバケーブルＣの撚り周期に渡って、距離方向に変化する様子をモニタすることができる。そして、光ファイバケーブルＣの撚り周期が、光ファイバケーブルＣの曲げ領域に渡って、複数回分含まれる。

【0037】

ただし、光ファイバケーブルＣの撚り周期は、算出前では未知数である。そこで、周波数シフト測定装置１の距離分解能は、測定初期段階では最良分解能であることが望ましい。そして、光ファイバケーブルＣの曲げ領域の半径は、測定初期段階では大きな半径であることが望ましい。しかし、光ファイバケーブルＣの曲げ領域の半径が、大きな半径であれば、ブリルアン周波数シフトの変化量は、小さい変化量となる。そこで、光ファイバケーブルＣの曲げ領域の半径は、測定感度に応じて小さな半径に変更してもよい。

【0038】

（本開示の光ファイバ撚り周期算出システムの効果）
このように、シングルモード光ファイバを用いるため、長尺の光ファイバケーブルＣを作製することが容易である。そして、光ファイバケーブルＣの機械的強度及び伝送特性担保の観点を考慮しても、歪みに対する感度を向上させるためにコア同士の間隔を大きくすることが容易である。さらに、ブリルアン周波数シフトの変化量を歪みに変換することなく、光ファイバケーブルＣの撚り周期を作製後に非破壊で算出することができる。

【0039】

そのうえで、数式１、２に基づいて、光ファイバケーブルＣの曲率κ、捩率τ及び曲線軌跡ベクトルｒ（ｓ）を算出することができる。本実施形態では、ブリルアン周波数シフトの変化量を歪み（曲げの半径に反比例）に変換することなく、ブリルアン周波数シフトの変化量の周期に基づいて、光ファイバケーブルＣの撚り周期を算出している。変形例として、ブリルアン周波数シフトの変化量を歪み（曲げの半径に反比例）に変換したうえで、歪みの周期に基づいて、光ファイバケーブルＣの撚り周期を算出してもよい。

【産業上の利用可能性】

【0040】

本開示の光ファイバ撚り周期算出システム、光ファイバ撚り周期算出方法、光ファイバ撚り周期算出装置及び光ファイバ撚り周期算出プログラムは、光ファイバ通信で使用され市街地に配線される光ファイバケーブルのみならず、構造物歪みセンサで使用され構造物に設置される光ファイバケーブルについても、撚り周期を算出することができる。

【符号の説明】

【0041】

Ｆ：光ファイバ撚り周期算出システム
Ｃ：光ファイバケーブル
Ｓ：光ファイバスロット
ＦＯ：最外層光ファイバ
１：周波数シフト測定装置
２：光ファイバ撚り周期算出装置
２１：シフト変化量算出部
２２：撚り周期算出部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】