JP3222046B2 - Optical fiber strain measurement device - Google Patents
Optical fiber strain measurement deviceInfo
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Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、架線されている光
ケーブル、ＯＰＧＷに加わる風圧、ギャロッピング等の
振動の位置、振幅、周波数を監視する際に好適に用いら
れ、光ファイバ中に生じる張力歪の時間変化、すなわち
振動を測定する光ファイバ歪測定装置に関するものであ
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention is suitably used for monitoring the position, amplitude and frequency of vibrations such as wind pressure and galloping applied to an optical cable and an OPGW which are connected to an overhead line. The present invention relates to an optical fiber strain measuring device for measuring a time change, that is, a vibration.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、布設されている光ファイバ中に発
生する機械的歪を測定する装置としては、ロードセル等
を用いた装置が知られている。また、最近では、光ファ
イバの長さ方向に局所的に分布する歪を測定する装置と
して、図４に示すような光ファイバ歪分布測定器が提案
されている（倉嶋他、ＮＴＴ Ｒ＆Ｄ Vol.41, No.12
1992, P.1445-1454）。図において、１は被測定光ファ
イバ、２は被測定光ファイバ１の一端にパルス状のポン
プ光を入射する１．５５μｍ帯域のＤＦＢ−ＬＤ（分布
帰還型レーザダイオード）、３は被測定光ファイバ１の
他端にＣＷ光からなるプローブ光を入射する１．５５μ
ｍ帯域のＤＦＢ−ＬＤ、４はアイソレーションが約６０
ｄＢの光アイソレータ（ＩＳＯ）、５は音響光学変調器
（ＡＯ1〜ＡＯ3）、６は１．４８μｍ帯域の励起光源７
と光アイソレータ４，４とＥｒ3+ドープ光ファイバ８に
より構成されたＥＤＦＡ（Ｅｒドープ光ファイバ増幅
器）、９はファラデー・セル（ＦＣ）を用いた偏波回転
素子、１０は光方向性結合器、１１はブリルアン後方散
乱光の周波数νBが既知の参照光ファイバ、１２は光検
出器、１３はディジタル信号処理装置、１４はモニタ、
１５はタイミングコントローラである。2. Description of the Related Art Heretofore, as a device for measuring mechanical strain generated in an installed optical fiber, a device using a load cell or the like is known. Recently, an optical fiber strain distribution measuring device as shown in FIG. 4 has been proposed as a device for measuring strain locally distributed in the length direction of an optical fiber (Kurashima et al., NTT R & D Vol. 41). , No.12
1992, P.1445-1454). In the figure, 1 is an optical fiber to be measured, 2 is a DFB-LD (distributed feedback laser diode) of 1.55 μm band in which pulsed pump light is incident on one end of the optical fiber 1 to be measured, and 3 is an optical fiber to be measured. 1.55μ in which a probe light composed of CW light is incident on the other end of 1
m band DFB-LD, 4 has isolation of about 60
dB: optical isolator (ISO), 5: acousto-optic modulator (AO1 to AO3), 6: excitation light source 7 in 1.48 μm band
EDFA (Er-doped optical fiber amplifier) composed of optical isolator 4, 4 and Er 3+ -doped optical fiber 8, polarization rotator 9 using a Faraday cell (FC), and optical directional coupler 10 , 11 is a reference optical fiber having a known Brillouin backscattered light frequency ν B , 12 is a photodetector, 13 is a digital signal processor, 14 is a monitor,
Reference numeral 15 denotes a timing controller.
【０００３】この測定器は、ブリルアン散乱光の周波数
シフトが、被測定光ファイバ１に加わる歪に比例して変
化することを利用したもので、被測定光ファイバ１に周
波数ｆの光を入射すると、この被測定光ファイバ１中に
おいて入射光と音響フォノンとの相互作用により周波数
ｆ−ｆbの光が後方に散乱される。ｆbはブリルアン周波
数シフトと称され、光ファイバ１の歪に比例して変化す
るので、ブリルアン周波数シフトｆbを測定することに
より、光ファイバ１中の歪を測定することが可能であ
る。この測定器では、被測定光ファイバ１の一端にＤＦ
Ｂ−ＬＤ２により周波数が約１０ＭＨｚずつ変化するポ
ンプ光を、他端にＤＦＢ−ＬＤ３により周波数が一定の
プローブ光をそれぞれ入射させて、被測定光ファイバ１
及び参照光ファイバ１１各々のブリルアン後方散乱光の
周波数νBの相対周波数差を測定する。通常、ブリルア
ン後方散乱光は微弱であるので、ノイズを防ぐために多
重平均化処理することにより、被測定光ファイバ１の長
さ方向に局在する歪分布が得られる。This measuring device utilizes the fact that the frequency shift of the Brillouin scattered light changes in proportion to the strain applied to the optical fiber 1 to be measured. the light of frequency f-f b by the interaction between the incident light and the acoustic phonon in the optical fiber to be measured in 1 is backscattered. Since f b is called a Brillouin frequency shift and changes in proportion to the distortion of the optical fiber 1, it is possible to measure the distortion in the optical fiber 1 by measuring the Brillouin frequency shift f b . In this measuring device, the DF is connected to one end of the optical fiber 1 to be measured.
The pump light whose frequency changes by about 10 MHz by the B-LD 2 and the probe light whose frequency is constant by the DFB-LD 3 are incident on the other end, respectively.
Then, the relative frequency difference of the frequency ν B of the Brillouin backscattered light of each of the reference optical fibers 11 is measured. Normally, the Brillouin backscattered light is weak, and a strain distribution localized in the length direction of the measured optical fiber 1 can be obtained by performing multiple averaging processing to prevent noise.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のロー
ドセル等を用いた装置では、予め所定の位置にロードセ
ル等を設置しておかなければならず、布設されている光
ファイバの任意の位置における張力歪の時間変化、すな
わち振動を測定することができないという問題点があっ
た。また、上記の光ファイバ歪分布測定器では、ポンプ
光の周波数を約１０ＭＨｚずつ正確に変化させなければ
ならないという問題点、及びポンプ光の周波数を変化さ
せて測定していることと、被測定光ファイバ１及び参照
光ファイバ１１各々より出射するブリルアン後方散乱光
が弱いために、周波数の変化及び多重平均化処理に要す
る時間が併せて数分間程度必要になり、高速で計測する
ことが難しいという問題点があった。また、数Ｈｚ程度
の振動を測定することができないという問題点もあっ
た。By the way, in the above-mentioned apparatus using the load cell or the like, the load cell or the like must be installed at a predetermined position in advance, and the tension of the laid optical fiber at an arbitrary position is required. There is a problem that the time change of the strain, that is, the vibration cannot be measured. In addition, the above-described optical fiber strain distribution measuring device has a problem that the frequency of the pump light must be accurately changed by about 10 MHz, and that the measurement is performed by changing the frequency of the pump light. Since the Brillouin backscattered light emitted from each of the fiber 1 and the reference optical fiber 11 is weak, the time required for the frequency change and the multiple averaging process is required several minutes in total, and it is difficult to perform high-speed measurement. There was a point. There is also a problem that vibration of about several Hz cannot be measured.
【０００５】本発明は、上記の事情に鑑みてなされたも
のであって、ポンプ光の周波数変化、多重平均化処理等
を行うことなく、光ファイバ中に生じる張力歪の時間変
化、すなわち振動を測定することができ、さらに、その
長手方向の分布を測定することのできる光ファイバ歪測
定装置を提供することを目的としている。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and it is possible to reduce the time change of tension strain generated in an optical fiber, that is, vibration without performing frequency change of a pump light, multiple averaging processing, and the like. It is an object of the present invention to provide an optical fiber strain measuring device capable of measuring and further measuring its longitudinal distribution.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は次の様な光ファイバ歪測定装置を採用し
た。すなわち、請求項１記載の光ファイバ歪測定装置
は、被測定光ファイバにポンプ光を入射する光源と、当
該光源と前記被測定光ファイバとの間に設けられた第１
の光分岐器と、入射された前記ポンプ光により前記被測
定光ファイバ中に発生するブリルアン後方散乱光を前記
第１の光分岐器を介して取り出し、増幅した後に再度前
記被測定光ファイバに入射させる光増幅器と、該光増幅
器と前記第１の光分岐器または前記被測定光ファイバの
いずれかとの間に設けられた第２の光分岐器と、該第２
の光分岐器により分岐されたブリルアン後方散乱光と前
記第１の光分岐器により分岐されたポンプ光を検出し、
該ブリルアン後方散乱光と前記ポンプ光との周波数差を
測定する周波数差測定手段とを備え、前記被測定光ファ
イバ中に発生するブリルアン後方散乱光を前記光増幅器
にて増幅し、その一部を前記第２の光分岐器を介して前
記周波数差測定手段に導入するとともに他を再度前記被
測定光ファイバに入射するという動作を繰り返すことに
より前記ブリルアン後方散乱光を漸次増幅し、この増幅
されたブリルアン後方散乱光と、前記第１の光分岐器に
より分岐されたポンプ光との周波数差を求め、この周波
数差に基づき前記被測定光ファイバ中に発生する張力歪
を求めるものである。 In order to solve the above-mentioned problems, the present invention employs the following optical fiber strain measuring apparatus. That is, the optical fiber strain measuring apparatus according to claim 1 includes a light source for inputting pump light to the optical fiber to be measured, and a first light source provided between the light source and the optical fiber to be measured.
Of the measured light by the optical splitter
An optical amplifier that takes out Brillouin backscattered light generated in the constant optical fiber through the first optical splitter, amplifies the light, and then reenters the measured optical fiber; the optical amplifier and the first optical splitter Or a second optical splitter provided between the second optical splitter and any one of the optical fibers to be measured;
Detecting the Brillouin backscattered light split by the optical splitter and the pump light split by the first optical splitter,
And a frequency difference measuring means for measuring a frequency difference between the Brillouin backscattered light and the pump light, the light to be measured fa
Brillouin backscattered light generated in the optical amplifier
And a part thereof is forwarded through the second optical splitter.
Introduced to the frequency difference measuring means and
To repeat the operation of entering the measurement optical fiber
The Brillouin backscattered light is gradually amplified,
Brillouin backscattered light and the first optical splitter
Calculate the frequency difference from the more branched pump light,
Tensile strain generated in the measured optical fiber based on the number difference
Is what you want.
【０００７】請求項２記載の光ファイバ歪測定装置は、
被測定光ファイバにポンプ光を入射する光源と、当該光
源と前記被測定光ファイバとの間に設けられた第１の光
分岐器と、入射された前記ポンプ光により前記被測定光
ファイバ中に発生するブリルアン後方散乱光を前記第１
の光分岐器を介して取り出し、増幅した後に再度前記被
測定光ファイバに入射させる光増幅器と、該光増幅器と
前記第１の光分岐器または前記被測定光ファイバのいず
れかとの間に設けられた第２の光分岐器と、前記光源と
前記第１の光分岐器との間に設けられ、前記ポンプ光を
パルス化する第１の光スイッチと、前記光増幅器の入射
側に設けられ、前記ブリルアン後方散乱光を前記被測定
光ファイバの長手方向の任意の位置より発生するパルス
光として切り出す第２の光スイッチと、前記第２の光分
岐器により分岐されたブリルアン後方散乱光と前記光源
より出射されたポンプ光を検出し、該ブリルアン後方散
乱光と前記ポンプ光との周波数差を測定する周波数差測
定手段とを備え、前記被測定光ファイバ中に発生し前記
第１の光スイッチによりパルス化されたブリルアン後方
散乱光の一部を前記第２の光分岐器を介して前記周波数
差測定手段に導入するとともに他を前記光増幅器にて増
幅し再度前記被測定光ファイバに入射するという動作を
繰り返すことにより前記パルス化されたブリルアン後方
散乱光を漸次増幅し、このパルス化されかつ増幅された
ブリルアン後方散乱光と、前記光源より出射されたポン
プ光との周波数差を求め、この周波数差に基づき前記被
測定光ファイバ中に発生する張力歪を求めるものであ
る。 According to a second aspect of the present invention, there is provided an optical fiber strain measuring apparatus.
A light source for injecting pump light into the optical fiber to be measured, a first optical splitter provided between the light source and the optical fiber to be measured, and the light to be measured by the incident pump light.
The Brillouin backscattered light generated in the fiber is
An optical amplifier that is taken out through the optical splitter, amplified, and then re-enters the measured optical fiber, and is provided between the optical amplifier and either the first optical splitter or the measured optical fiber. A second optical splitter, a first optical switch provided between the light source and the first optical splitter for pulsating the pump light, and a first optical switch provided on the incident side of the optical amplifier; A second optical switch for cutting out the Brillouin backscattered light as pulse light generated from an arbitrary position in the longitudinal direction of the measured optical fiber, a Brillouin backscattered light branched by the second optical branching device, and the light source detects much the emitted pump light, and a frequency difference measuring means for measuring a frequency difference between the with the Brillouin backscattered light pumping light, it occurs during said measured optical fiber wherein
Brillouin behind pulsed by first optical switch
A part of the scattered light passes through the second optical splitter to the frequency
Introduced to the difference measuring means and increased by the optical amplifier
The operation of widening and re-entering the measured optical fiber
By repeating the pulsed Brillouin behind
The scattered light is progressively amplified and this pulsed and amplified
Brillouin backscattered light and a pump emitted from the light source
The frequency difference from the pump light is determined, and the
This is to determine the tensile strain generated in the measurement optical fiber.
You.
【０００８】請求項３記載の光ファイバ歪測定装置は、
前記周波数差測定手段を、前記ブリルアン後方散乱光と
前記ポンプ光との周波数差を測定し、この測定値に基づ
き被測定光ファイバ中に生じる張力歪の時間変化を求め
る歪測定手段としたものである。An optical fiber strain measuring device according to claim 3 is
The frequency difference measuring means is a strain measuring means for measuring a frequency difference between the Brillouin backscattered light and the pump light, and obtaining a time change of a tensile strain generated in the measured optical fiber based on the measured value. is there.
【０００９】本発明の請求項１記載の光ファイバ歪測定
装置では、被測定光ファイバ、第１の光分岐器、光増幅
器及び第２の光分岐器により、リング状の光ファイバ伝
送路を構成し、光源により被測定光ファイバにポンプ光
を入射させる。該被測定光ファイバでは、ポンプ光が通
過する際にブリルアン後方散乱光が発生し、ポンプ光と
は逆方向に伝搬する。このブリルアン後方散乱光を第１
の光分岐器を介して取り出し光増幅器で増幅する。この
増幅されたブリルアン後方散乱光はその一部が第２の光
分岐器を介して周波数差測定手段に導入され、他の大部
分は再度前記被測定光ファイバに入射される。この動作
を繰り返し行うことにより、ブリルアン後方散乱光が漸
次選択的に増幅されるとともに、他の周波数の光が減衰
していく。In the optical fiber strain measuring apparatus according to the first aspect of the present invention, a ring-shaped optical fiber transmission line is constituted by the measured optical fiber, the first optical splitter, the optical amplifier, and the second optical splitter. Then, the pump light is incident on the measured optical fiber by the light source. In the measured optical fiber, Brillouin backscattered light is generated when the pump light passes, and propagates in a direction opposite to the pump light. This Brillouin backscattered light is
The light is taken out through the optical splitter and amplified by the optical amplifier. A part of the amplified Brillouin backscattered light is introduced into the frequency difference measuring means via the second optical splitter, and most of the other light is again incident on the measured optical fiber. By repeating this operation, the Brillouin backscattered light is gradually and selectively amplified, and light of other frequencies is attenuated.
【００１０】周波数差測定手段では、この増幅されたブ
リルアン後方散乱光と前記第１の光分岐器により分岐さ
れたポンプ光とを検出し、該ブリルアン後方散乱光と前
記ポンプ光との周波数差を測定する。この測定装置で
は、光強度の大きなブリルアン後方散乱光が得られ、し
たがって、従来のように平均化処理を行う必要がなくな
る。また、プローブ光が不要になり、測定に要する時間
が短縮されることにより、被測定光ファイバ中に発生す
る張力歪の時間変化、すなわち数Ｈｚ程度の振動をリア
ルタイムで測定することが可能になる。The frequency difference measuring means detects the amplified Brillouin backscattered light and the pump light branched by the first optical splitter, and determines the frequency difference between the Brillouin backscattered light and the pump light. Measure. In this measuring device, Brillouin backscattered light having a large light intensity is obtained, and therefore, it is not necessary to perform an averaging process as in the related art. In addition, since probe light is not required and the time required for measurement is reduced, it is possible to measure in real time the time change of the tensile strain generated in the measured optical fiber, that is, the vibration of about several Hz. .
【００１１】請求項２記載の光ファイバ歪測定装置で
は、被測定光ファイバ、第１の光分岐器、第２の光スイ
ッチ、第２の光分岐器及び光増幅器により、リング状の
光ファイバ伝送路を構成し、光源により出射するポンプ
光を第１の光スイッチでパルス化し、このパルス化した
ポンプ光を被測定光ファイバに入射させる。該被測定光
ファイバでは、パルス化されたポンプ光が通過する際に
各位置に応じたブリルアン後方散乱光が発生し、ポンプ
光とは逆方向に伝搬する。このブリルアン後方散乱光を
第１の光分岐器を介して取り出し、第２の光スイッチで
パルス化させた後、光増幅器で増幅する。このパルス化
されたブリルアン後方散乱光はその一部が第２の光分岐
器を介して周波数差測定手段に導入され、他の大部分は
再度前記被測定光ファイバに入射される。この動作を繰
り返し行うことにより、パルス化されたブリルアン後方
散乱光が漸次選択的に増幅されるとともに、他の周波数
の光が減衰していく。In the optical fiber strain measuring apparatus according to the present invention, a ring-shaped optical fiber transmission is performed by the measured optical fiber, the first optical splitter, the second optical switch, the second optical splitter, and the optical amplifier. A path is formed, and the pump light emitted by the light source is pulsed by the first optical switch, and the pulsed pump light is incident on the optical fiber to be measured. In the measured optical fiber, when the pulsed pump light passes, Brillouin backscattered light corresponding to each position is generated and propagates in a direction opposite to the pump light. The Brillouin backscattered light is extracted through the first optical splitter, pulsed by the second optical switch, and then amplified by the optical amplifier. A part of the pulsed Brillouin backscattered light is introduced into the frequency difference measuring means via the second optical splitter, and most of the other part is again incident on the optical fiber to be measured. By repeating this operation, the pulsed Brillouin backscattered light is gradually and selectively amplified, and light of other frequencies is attenuated.
【００１２】周波数差測定手段では、このパルス化され
増幅されたブリルアン後方散乱光と前記光源より出射さ
れたポンプ光とを検出し、該ブリルアン後方散乱光と前
記ポンプ光との周波数差を測定する。この周波数差が得
られれば、被測定光ファイバに加わる張力歪量の時間変
化の長手方向の分布、すなわち数Ｈｚ程度の振動の長手
方向の分布が求められる。この装置では、第１及び第２
の光スイッチ各々の動作のタイミングを制御することに
より、被測定光ファイバ中に発生する張力歪の時間変化
の長手方向の分布、すなわち数Ｈｚ程度の振動の長手方
向の分布をリアルタイムで測定することが可能になる。The frequency difference measuring means detects the pulsed and amplified Brillouin backscattered light and the pump light emitted from the light source, and measures the frequency difference between the Brillouin backscattered light and the pump light. . If this frequency difference is obtained, the longitudinal distribution of the temporal change of the amount of tensile strain applied to the optical fiber to be measured, that is, the longitudinal distribution of the vibration of about several Hz is obtained. In this device, the first and second
By controlling the operation timing of each optical switch, the longitudinal distribution of the temporal change of the tensile strain generated in the optical fiber to be measured, that is, the longitudinal distribution of the vibration of about several Hz is measured in real time. Becomes possible.
【００１３】請求項３記載の光ファイバ歪測定装置で
は、前記周波数差測定手段を、前記ブリルアン後方散乱
光と前記ポンプ光との周波数差を測定し、この測定値に
基づき被測定光ファイバ中に生じる張力歪の時間変化を
求める歪測定手段としたことにより、被測定光ファイバ
に生じる張力歪の時間変化、またはこの時間変化の長手
方向の分布のいずれかまたは双方を高速かつリアルタイ
ムで求めることが可能になる。In the optical fiber strain measuring apparatus according to the third aspect, the frequency difference measuring means measures a frequency difference between the Brillouin backscattered light and the pump light, and based on the measured value, stores the frequency difference in the measured optical fiber. By using the strain measuring means for obtaining the time change of the generated tensile strain, it is possible to obtain at a high speed and in real time one or both of the time change of the tensile strain generated in the optical fiber to be measured and the longitudinal distribution of the time change. Will be possible.
【００１４】[0014]
【発明の実施の形態】以下、本発明の光ファイバ歪測定
装置の各実施形態について説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, each embodiment of the optical fiber strain measuring apparatus of the present invention will be described.
【００１５】（第１の実施形態）図１は、本発明の第１
の実施形態の光ファイバ歪測定装置を示す構成図であ
り、図において、２１は被測定光ファイバ１にポンプ光
を入射する１．５５μｍ帯域のＬＤ（レーザダイオー
ド：光源）、２２はＬＤ２１と被測定光ファイバ１との
間に設けられたカプラ（第１の光分岐器）、２３ａ〜２
３ｄは光アイソレータ、２４は１．４８μｍ帯域の励起
光源とＥｒ3+ドープ光ファイバとを備え、被測定光ファ
イバ１中に発生するブリルアン後方散乱光をカプラ２２
を介して取り出し、増幅した後に再度被測定光ファイバ
１に入射させるＥＤＦＡ（Ｅｒドープ光ファイバ増幅
器）、２５はＥＤＦＡ２４の出射側に設けられた光フィ
ルタ、２６は光アイソレータ２３ｂと被測定光ファイバ
１との間に設けられたカプラ（第２の光分岐器）、２７
はカプラ２２により分岐されたブリルアン後方散乱光と
カプラ２６により分岐されたポンプ光とを合波するカプ
ラ、２８はこの合波されたポンプ光及びブリルアン後方
散乱光を検出し電気信号に変換するＯ／Ｅ変換器、２９
はブリルアン後方散乱光とポンプ光との周波数差を測定
するスペクトラムアナライザ（周波数差測定手段）であ
る。(First Embodiment) FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention.
1 is a configuration diagram showing an optical fiber strain measuring apparatus according to an embodiment of the present invention. In the figure, reference numeral 21 denotes a 1.55 μm band LD (laser diode: light source) for injecting pump light into an optical fiber 1 to be measured; Couplers (first optical splitters) provided between the measurement optical fiber 1 and 23a-2
3d is an optical isolator, 24 is provided with an excitation light source of 1.48 μm band and an Er 3+ -doped optical fiber, and a Brillouin backscattered light generated in the measured optical fiber 1 is coupled to a coupler 22.
EDFA (Er-doped optical fiber amplifier) which is taken out through the optical fiber, amplified and then re-entered into the optical fiber 1 to be measured, 25 is an optical filter provided on the emission side of the EDFA 24, 26 is the optical isolator 23b and the optical fiber 1 to be measured. (Second optical splitter) provided between
Is a coupler for combining the Brillouin backscattered light branched by the coupler 22 and the pump light branched by the coupler 26, and 28 is a coupler for detecting the combined pump light and Brillouin backscattered light and converting it into an electric signal. / E converter, 29
Is a spectrum analyzer (frequency difference measuring means) for measuring the frequency difference between the Brillouin backscattered light and the pump light.
【００１６】この測定装置では、被測定光ファイバ１、
カプラ２２、ＥＤＦＡ２４、光フィルタ２５、光アイソ
レータ２３ｂ及びカプラ２６によりリング状の光ファイ
バ伝送路が構成されている。In this measuring device, the optical fiber under test 1,
The coupler 22, the EDFA 24, the optical filter 25, the optical isolator 23b and the coupler 26 constitute a ring-shaped optical fiber transmission line.
【００１７】次に、この測定装置の動作について説明す
る。ＬＤ２１によりＣＷ光であるポンプ光を出射させ、
光アイソレータ２３ａ及びカプラ２２を介して被測定光
ファイバ１に入射させる。被測定光ファイバ１では、こ
のポンプ光が通過する際に音響フォノンと相互作用する
ことによりブリルアン後方散乱光が発生し、ポンプ光と
は逆方向に伝搬する。このポンプ光は被測定光ファイバ
１を通過した後、光アイソレータ２３ｂにより進行が阻
止される。このブリルアン後方散乱光をカプラ２２を介
して取り出しＥＤＦＡ２４で選択的に増幅する。増幅さ
れたブリルアン後方散乱光はその一部が光フィルタ２
５、光アイソレータ２３ｂ、カプラ２６、光アイソレー
タ２３ｄ及びカプラ２７を順次介してＯ／Ｅ変換器２８
に入射し電気信号に変換される。Next, the operation of the measuring device will be described. The pump light which is the CW light is emitted by the LD 21,
The light enters the optical fiber under test 1 via the optical isolator 23a and the coupler 22. In the optical fiber 1 to be measured, Brillouin backscattered light is generated by interaction with acoustic phonons when the pump light passes, and propagates in a direction opposite to the pump light. After passing through the measured optical fiber 1, the pump light is blocked by the optical isolator 23b. The Brillouin backscattered light is extracted through the coupler 22 and selectively amplified by the EDFA 24. A part of the amplified Brillouin backscattered light is
5. O / E converter 28 through optical isolator 23b, coupler 26, optical isolator 23d and coupler 27 in order.
And is converted into an electric signal.
【００１８】また、カプラ２２により分岐されたポンプ
光は、光アイソレータ２３ｃ、カプラ２７を介してＯ／
Ｅ変換器２８に入射し電気信号に変換される。これらの
電気信号はスペクトラムアナライザ２９に入力されてブ
リルアン後方散乱光とポンプ光との周波数差（ブリルア
ンシフト量）が電気的に測定される。被測定光ファイバ
１においては、温度を一定にした場合、ブリルアン後方
散乱光とポンプ光との周波数差（ブリルアンシフト量）
は光ファイバの歪量に依存することが知られており、そ
の比例係数は１．５５μｍ帯域で約４５０ＭＨｚ／％で
ある。The pump light branched by the coupler 22 passes through an optical isolator 23c and a coupler 27 to generate an O / O signal.
The light enters the E converter 28 and is converted into an electric signal. These electric signals are input to the spectrum analyzer 29, and the frequency difference (Brillouin shift amount) between the Brillouin backscattered light and the pump light is electrically measured. In the measured optical fiber 1, when the temperature is kept constant, the frequency difference between the Brillouin backscattered light and the pump light (Brillouin shift amount)
Is known to depend on the amount of strain in the optical fiber, and its proportional coefficient is about 450 MHz /% in the 1.55 μm band.
【００１９】一方、他の大部分のブリルアン後方散乱光
は再度被測定光ファイバ１に入射される。このブリルア
ン後方散乱光は、リング状の光ファイバ伝送路を周回す
る毎に被測定光ファイバ１においてブリルアン増幅さ
れ、光強度の大きなブリルアン後方散乱光となり、他の
周波数の光は漸次減衰していく。この過程において、ブ
リルアン後方散乱光は漸次増幅され、最終的に一定の光
強度に落ち着く（定常状態）が、この過程に要する時間
は測定しようとする数Ｈｚ程度の振動の時間周期に比
べ、十分に小さい。この測定装置では、光強度の大きな
ブリルアン後方散乱光が得られるので、従来のように平
均化処理を行う必要がない。また、プローブ光が不要に
なるので、測定に要する時間が短縮され、被測定光ファ
イバ１中に発生する張力歪の時間変化、すなわち数Ｈｚ
程度の振動をリアルタイムで測定することが可能にな
る。On the other hand, most other Brillouin backscattered light is again incident on the optical fiber 1 to be measured. This Brillouin backscattered light is Brillouin-amplified in the optical fiber under measurement 1 every time it goes around the ring-shaped optical fiber transmission line, becomes Brillouin backscattered light with high light intensity, and light of other frequencies is gradually attenuated. . In this process, the Brillouin backscattered light is gradually amplified and finally settles at a constant light intensity (steady state), but the time required for this process is sufficiently longer than the time period of the vibration of about several Hz to be measured. Small. In this measuring apparatus, since Brillouin backscattered light having a large light intensity is obtained, it is not necessary to perform an averaging process as in the related art. Further, since the probe light is not required, the time required for the measurement is reduced, and the time change of the tensile strain generated in the optical fiber 1 to be measured, that is, several Hz
The degree of vibration can be measured in real time.
【００２０】図２は、リング増幅による歪振動現象の一
測定例を示す図であり、長さ１３３ｍの被測定光ファイ
バ１に、歪変動幅０．１４％（ブリルアンシフト量換算
で約６０ＭＨｚ）、歪変動周波数０．５Ｈｚの周期的歪
振動を加え、スペクトルアナライザ２９により０．１秒
周期で計１１回繰り返し測定を行って得られたブリルア
ンスペクトルを重畳したものである。この図によれば、
歪の振動に対して十分追随して測定がなされていること
が明かである。FIG. 2 is a diagram showing an example of measurement of a distortion vibration phenomenon caused by ring amplification. A distortion fluctuation width of 0.14% (about 60 MHz in terms of Brillouin shift amount) is applied to the measured optical fiber 1 having a length of 133 m. And a Brillouin spectrum obtained by repeatedly applying a periodic strain vibration having a strain fluctuation frequency of 0.5 Hz and performing a total of 11 measurements in 0.1 second cycles by the spectrum analyzer 29. According to this figure,
It is clear that the measurement is performed sufficiently following the distortion vibration.
【００２１】以上説明したように、本実施形態の測定装
置によれば、光強度の大きなブリルアン後方散乱光が得
られるので、従来のような平均化処理が不要になる。ま
た、プローブ光が不要になるので、測定に要する時間を
短縮することができ、被測定光ファイバ１中に発生する
張力歪の時間変化、すなわち数Ｈｚ程度の振動をリアル
タイムで測定することができる。また、ブリルアン後方
散乱光の増幅率が高いので、短尺の光ファイバの歪測
定、例えば、数ｍ程度の光ケーブルの解体時の歪測定を
容易に行うことができる。As described above, according to the measuring apparatus of this embodiment, Brillouin backscattered light having a large light intensity can be obtained, so that the conventional averaging process is not required. Further, since the probe light is not required, the time required for the measurement can be reduced, and the time change of the tensile strain generated in the measured optical fiber 1, that is, the vibration of about several Hz can be measured in real time. . Further, since the amplification factor of the Brillouin backscattered light is high, strain measurement of a short optical fiber, for example, strain measurement at the time of dismantling an optical cable of about several meters can be easily performed.
【００２２】なお、スペクトラムアナライザ２９の替わ
りに周波数カウンタ（歪測定手段）を用いれば、被測定
光ファイバ１に生じる張力歪の時間変化、すなわち数Ｈ
ｚ程度の振動を直接、しかも高速かつリアルタイムで容
易に求めることができる。If a frequency counter (strain measuring means) is used instead of the spectrum analyzer 29, the time change of the tensile strain generated in the measured optical fiber 1, that is, several H
Vibrations of about z can be easily obtained directly, at high speed and in real time.
【００２３】（第２の実施形態）図３は、本発明の第２
の実施形態の光ファイバ歪測定装置を示す構成図であ
り、図３において図１と同一の構成要素には同一の符号
が付してある。図において、３１はＬＤ２１とカプラ２
２との間に設けられ、ＬＤ２１から出射されるポンプ光
をパルス化する第１の光スイッチ、３２はカプラ、３３
はＥＤＦＡ２４の入射側に設けられ、周回するブリルア
ン後方散乱光を被測定光ファイバ１の長手方向の任意の
位置より発生するブリルアン後方散乱光としてパルス状
に切り出す第２の光スイッチ、３４，３５はドライバ、
３６は２チャンネルのパルスジェネレータ、３７はブリ
ルアン後方散乱光とポンプ光との周波数差を計測する周
波数カウンタ（歪測定手段）、３８はオシロスコープで
ある。(Second Embodiment) FIG. 3 shows a second embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a configuration diagram illustrating an optical fiber strain measuring apparatus according to the embodiment. In FIG. 3, the same components as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals. In the figure, 31 is the LD 21 and the coupler 2
2, a first optical switch for pulsing the pump light emitted from the LD 21; 32, a coupler;
Is a second optical switch that is provided on the incident side of the EDFA 24 and cuts out the circulating Brillouin backscattered light as Brillouin backscattered light generated from an arbitrary position in the longitudinal direction of the optical fiber 1 to be measured. driver,
36 is a two-channel pulse generator, 37 is a frequency counter (strain measuring means) for measuring the frequency difference between Brillouin backscattered light and pump light, and 38 is an oscilloscope.
【００２４】この測定装置では、被測定光ファイバ１、
カプラ２２、光スイッチ３３、カプラ２６、光アイソレ
ータ２３ｅ、ＥＤＦＡ２４、光フィルタ２５及び光アイ
ソレータ２３ｂによりリング状の光ファイバ伝送路が構
成されている。In this measuring apparatus, the optical fiber under test 1,
A ring-shaped optical fiber transmission line is configured by the coupler 22, the optical switch 33, the coupler 26, the optical isolator 23e, the EDFA 24, the optical filter 25, and the optical isolator 23b.
【００２５】次に、この測定装置の動作について説明す
る。ＬＤ２１によりポンプ光を出射させてカプラ３２に
より２つに分岐した後、パルスジェネレータ３６及びド
ライバ３４を用いて光スイッチ３１を開閉し、一方のポ
ンプ光をパルス化し、このパルス化したポンプ光をカプ
ラ２２を介して被測定光ファイバ１に入射させる。被測
定光ファイバ１では、このポンプ光が通過する際に長手
方向の各位置に対応したブリルアン後方散乱光が発生
し、ポンプ光とは逆方向に伝搬する。このブリルアン後
方散乱光をカプラ２２を介して取り出し、光スイッチ３
３でパルス化させる。Next, the operation of the measuring device will be described. After the pump light is emitted by the LD 21 and branched into two by the coupler 32, the optical switch 31 is opened and closed using the pulse generator 36 and the driver 34, and one of the pump lights is pulsed. The light is made to enter the optical fiber 1 to be measured via 22. In the measured optical fiber 1, when this pump light passes, Brillouin backscattered light corresponding to each position in the longitudinal direction is generated, and propagates in the opposite direction to the pump light. The Brillouin backscattered light is extracted via the coupler 22 and
Pulse at 3
【００２６】ここでは、被測定光ファイバ１の測定した
い位置より発生したブリルアン後方散乱光のみをパルス
化して切り出すように、パルスジェネレータ３６及びド
ライバ３５を用いて、このブリルアン後方散乱光が光ス
イッチ３３に到達するまでの時間ｔの遅れで該光スイッ
チ３３を開閉する。例えば、リング状の光ファイバ伝送
路の全長をＬ、この中を伝搬する光の速度をｖとしたと
きに、時間間隔Ｔ（＝Ｌ／ｖ）なるタイミングで光スイ
ッチ３３を開閉すれば、パルス化されたブリルアン後方
散乱光が発生した位置で、このブリルアン後方散乱光と
次に入射してくるパルス化されたポンプ光とを衝突させ
ることができる。Here, the Brillouin backscattered light is converted into an optical switch 33 by using a pulse generator 36 and a driver 35 so that only the Brillouin backscattered light generated from the position to be measured of the optical fiber 1 to be measured is pulsed and cut out. The optical switch 33 is opened and closed with a delay of the time t until the optical switch 33 is reached. For example, when the total length of the ring-shaped optical fiber transmission line is L and the speed of light propagating in the ring is v, the optical switch 33 is opened and closed at a time interval T (= L / v). At the position where the converted Brillouin backscattered light is generated, the Brillouin backscattered light can collide with the next incident pulsed pump light.
【００２７】このパルス化されたブリルアン後方散乱光
は、パルス化されたポンプ光によりさらにブリルアン増
幅を受け、光強度が増加するので、被測定光ファイバ１
の任意の位置より発生したブリルアン後方散乱光を光強
度の高いパルス光として切り出すことができる。ここ
で、時間ｔの遅れを様々に変化させることにより、リン
グ状の光ファイバ伝送路の任意の位置の歪の測定が可能
になり、被測定光ファイバ１中の長手方向の歪分布の測
定が可能になる。The pulsed Brillouin backscattered light is further subjected to Brillouin amplification by the pulsed pump light, and the light intensity increases.
Brillouin backscattered light generated from an arbitrary position can be cut out as pulse light with high light intensity. Here, by changing the delay of the time t in various ways, it becomes possible to measure the strain at an arbitrary position of the ring-shaped optical fiber transmission line, and to measure the strain distribution in the longitudinal direction in the optical fiber 1 to be measured. Will be possible.
【００２８】このブリルアン後方散乱光をカプラ２６に
より２つに分岐し、その一部を光アイソレータ２３ｄ及
びカプラ２７を介してＯ／Ｅ変換器２８に入射させ電気
信号に変換させる。一方、大部分のブリルアン後方散乱
光を光アイソレータ２３ｅを介してＥＤＦＡ２４に入射
させ増幅させる。この増幅されたブリルアン後方散乱光
を光フィルタ２５及び光アイソレータ２３ｂを介して再
度被測定光ファイバ１に入射させる。The Brillouin backscattered light is branched into two by a coupler 26, and a part of the light is incident on an O / E converter 28 via an optical isolator 23d and a coupler 27 to be converted into an electric signal. On the other hand, most of the Brillouin backscattered light enters the EDFA 24 via the optical isolator 23e and is amplified. The amplified Brillouin backscattered light is again incident on the optical fiber 1 to be measured via the optical filter 25 and the optical isolator 23b.
【００２９】また、カプラ３２により分岐されたポンプ
光を、光アイソレータ２３ｃを介してカプラ２７に入射
し、そこでパルス化されたブリルアン後方散乱光と合波
し、Ｏ／Ｅ変換器２８に入射させて電気信号に変換す
る。これらの電気信号が周波数カウンタ３７に入力する
ことにより、ブリルアン後方散乱光とポンプ光との周波
数差（ブリルアンシフト量）が電気的に測定される。一
方、これらの電気信号をオシロスコープ３８に入力させ
れば、ブリルアン後方散乱光とポンプ光との周波数差
（ブリルアンシフト量）を目視で観察することができ
る。また、これら電気信号をコンピュータに取り込むこ
とにより、自動的に測定することも可能である。The pump light branched by the coupler 32 is incident on the coupler 27 via the optical isolator 23c, where it is combined with the pulsed Brillouin backscattered light and is incident on the O / E converter 28. To convert it into an electric signal. When these electric signals are input to the frequency counter 37, the frequency difference (Brillouin shift amount) between the Brillouin backscattered light and the pump light is electrically measured. On the other hand, if these electric signals are input to the oscilloscope 38, the frequency difference (Brillouin shift amount) between the Brillouin backscattered light and the pump light can be visually observed. In addition, by taking these electric signals into a computer, it is also possible to measure automatically.
【００３０】以上説明したように、本実施形態の測定装
置によれば、上記第１の実施形態と同様の効果を奏する
ことができる。また、光スイッチ３１，３３各々の開閉
のタイミングを制御することにより、被測定光ファイバ
１中に発生する張力歪の時間変化の長手方向の分布、す
なわち数Ｈｚ程度の振動の長手方向の分布をリアルタイ
ムで測定することができる。したがって、被測定光ファ
イバ１の任意の位置の張力歪の時間変化、すなわち数Ｈ
ｚ程度の振動を測定することができる。さらに、周波数
カウンタ３７を用いているので、被測定光ファイバ１に
生じる張力歪の時間変化の長手方向の分布、すなわち数
Ｈｚ程度の振動の長手方向の分布を直接、しかも高速か
つリアルタイムで容易に求めることができる。As described above, according to the measuring apparatus of the present embodiment, the same effects as those of the first embodiment can be obtained. Further, by controlling the opening and closing timing of each of the optical switches 31 and 33, the longitudinal distribution of the time change of the tensile strain generated in the measured optical fiber 1, that is, the longitudinal distribution of the vibration of about several Hz is obtained. It can be measured in real time. Therefore, the time change of the tension strain at an arbitrary position of the measured optical fiber 1, that is, several H
A vibration of about z can be measured. Further, since the frequency counter 37 is used, the longitudinal distribution of the time change of the tensile strain generated in the optical fiber 1 to be measured, that is, the longitudinal distribution of the vibration of about several Hz can be directly, easily, and quickly and in real time. You can ask.
【００３１】[0031]
【発明の効果】以上説明したように、本発明の請求項１
記載の光ファイバ歪測定装置によれば、被測定光ファイ
バにポンプ光を入射する光源と、当該光源と前記被測定
光ファイバとの間に設けられた第１の光分岐器と、入射
された前記ポンプ光により前記被測定光ファイバ中に発
生するブリルアン後方散乱光を前記第１の光分岐器を介
して取り出し、増幅した後に再度前記被測定光ファイバ
に入射させる光増幅器と、該光増幅器と前記第１の光分
岐器または前記被測定光ファイバのいずれかとの間に設
けられた第２の光分岐器と、該第２の光分岐器により分
岐されたブリルアン後方散乱光と前記第１の光分岐器に
より分岐されたポンプ光を検出し、該ブリルアン後方散
乱光と前記ポンプ光との周波数差を測定する周波数差測
定手段とを備え、前記被測定光ファイバ中に発生するブ
リルアン後方散乱光を前記光増幅器にて増幅し、その一
部を前記第２の光分岐器を介して前記周波数差測定手段
に導入するとともに他を再度前記被測定光ファイバに入
射するという動作を繰り返すことにより前記ブリルアン
後方散乱光を漸次増幅し、この増幅されたブリルアン後
方散乱光と、前記第１の光分岐器により分岐されたポン
プ光との周波数差を求め、この周波数差に基づき前記被
測定光ファイバ中に発生する張力歪を求めることとした
ので、光強度の大きなブリルアン後方散乱光を得ること
ができ、従来のような平均化処理を不要とすることがで
きる。As described above, according to the first aspect of the present invention,
According to the optical fiber strain measuring apparatus, comprising: a light source for incident pump light into the optical fiber under test, a first optical splitter provided between said light source and the optical fiber to be measured, the incident
Emitted into the measured optical fiber by the pump light.
Brillouin backscattered light green was taken out through the first optical splitter, an optical amplifier for re-entering the the measured optical fiber after amplifying the first optical branching device or the object to be measured to the optical amplifier A second optical splitter provided between any one of the optical fibers; a Brillouin backscattered light split by the second optical splitter; and a pump light split by the first optical splitter. A frequency difference measuring means for measuring a frequency difference between the Brillouin backscattered light and the pump light, wherein a frequency difference generated in the measured optical fiber is provided .
Lilouin backscattered light is amplified by the optical amplifier,
The frequency difference measuring means through the second optical splitter
To the optical fiber under test and the others again.
By repeating the operation of shooting, the Brillouin
The backscattered light is progressively amplified and after this amplified Brillouin
Scattered light and a pump branched by the first optical splitter.
The frequency difference from the pump light is determined, and the
To determine the tensile strain generated in the measurement optical fiber
Therefore, Brillouin backscattered light having a large light intensity can be obtained, and the averaging process as in the related art can be omitted.
【００３２】また、プローブ光が不要になるので、測定
に要する時間を短縮することができ、被測定光ファイバ
中に生じる張力歪の時間変化、すなわち数Ｈｚ程度の振
動をリアルタイムで測定することができる。また、ブリ
ルアン後方散乱光の増幅率が高いので、短尺の光ファイ
バの歪測定、例えば、数ｍ程度の光ケーブルの解体時の
歪測定を容易に行うことができる。Further, since the probe light is not required, the time required for measurement can be shortened, and it is possible to measure the time change of the tensile strain generated in the measured optical fiber, that is, the vibration of about several Hz in real time. it can. Further, since the amplification factor of the Brillouin backscattered light is high, strain measurement of a short optical fiber, for example, strain measurement at the time of dismantling an optical cable of about several meters can be easily performed.
【００３３】請求項２記載の光ファイバ歪測定装置によ
れば、被測定光ファイバにポンプ光を入射する光源と、
当該光源と前記被測定光ファイバとの間に設けられた第
１の光分岐器と、入射された前記ポンプ光により前記被
測定光ファイバ中に発生するブリルアン後方散乱光を前
記第１の光分岐器を介して取り出し、増幅した後に再度
前記被測定光ファイバに入射させる光増幅器と、該光増
幅器と前記第１の光分岐器または前記被測定光ファイバ
のいずれかとの間に設けられた第２の光分岐器と、前記
光源と前記第１の光分岐器との間に設けられ、前記ポン
プ光をパルス化する第１の光スイッチと、前記光増幅器
の入射側に設けられ、前記ブリルアン後方散乱光を前記
被測定光ファイバの長手方向の任意の位置より発生する
パルス光として切り出す第２の光スイッチと、前記第２
の光分岐器により分岐されたブリルアン後方散乱光と前
記光源より出射されたポンプ光を検出し、該ブリルアン
後方散乱光と前記ポンプ光との周波数差を測定する周波
数差測定手段とを備え、前記被測定光ファイバ中に発生
し前記第１の光スイッチによりパルス化されたブリルア
ン後方散乱光の一部を前記第２の光分岐器を介して前記
周波数差測定手段に導入するとともに他を前記光増幅器
にて増幅し再度前記被測定光ファイバに入射するという
動作を繰り返すことにより前記パルス化されたブリルア
ン後方散乱光を漸次増幅し、このパルス化されかつ増幅
されたブリルアン後方散乱光と、前記光源より出射され
たポンプ光との周波数差を求め、この周波数差に基づき
前記被測定光ファイバ中に発生する張力歪を求めること
としたので、光強度の大きなブリルアン後方散乱光を得
ることができ、従来のような平均化処理を不要とするこ
とができる。According to the optical fiber strain measuring apparatus of the present invention, a light source for injecting pump light into the measured optical fiber;
A first optical splitter provided between the light source and the optical fiber to be measured and the pump light incident thereon;
An optical amplifier that takes out Brillouin backscattered light generated in the measurement optical fiber through the first optical splitter, amplifies the light, and then re-enters the measured optical fiber; the optical amplifier and the first optical splitter A second optical splitter provided between the light source and the optical fiber to be measured, and a first optical splitter provided between the light source and the first optical splitter for pulsating the pump light. An optical switch provided on the incident side of the optical amplifier, for cutting out the Brillouin backscattered light as pulse light generated from an arbitrary position in the longitudinal direction of the measured optical fiber, and a second optical switch;
Frequency difference measuring means for detecting the Brillouin backscattered light branched by the optical branching device and the pump light emitted from the light source, and measuring the frequency difference between the Brillouin backscattered light and the pump light , Generated in the measured optical fiber
Brillouer pulsed by the first optical switch
A part of the backscattered light through the second optical splitter.
The optical amplifier introduced into the frequency difference measuring means and the other
And then re-enters the measured optical fiber
The pulsed brillua by repeating the operation
The pulsed and amplified
Brillouin backscattered light and emitted from the light source
Frequency difference from the pump light
Determining the tensile strain generated in the measured optical fiber
Therefore, Brillouin backscattered light having a large light intensity can be obtained, and the averaging process as in the related art can be omitted.
【００３４】また、プローブ光が不要になるので、測定
に要する時間を短縮することができ、被測定光ファイバ
中に生じる張力歪の時間変化、すなわち振動をリアルタ
イムで測定することができる。また、ブリルアン後方散
乱光の増幅率が高いので、短尺の光ファイバの歪測定、
例えば、数ｍ程度の光ケーブルの解体時の歪測定を容易
に行うことができる。さらに、第１及び第２の光スイッ
チ各々の開閉のタイミングを制御することにより、被測
定光ファイバ中に発生する張力歪の時間変化の長手方向
の分布、すなわち数Ｈｚ程度の振動の長手方向の分布を
リアルタイムで測定することができる。したがって、被
測定光ファイバの任意の位置の張力歪の時間変化、すな
わち数Ｈｚ程度の振動を測定することができる。Further, since the probe light is not required, the time required for measurement can be shortened, and the time change of the tensile strain generated in the measured optical fiber, that is, the vibration can be measured in real time. In addition, since the amplification factor of Brillouin backscattered light is high, strain measurement of short optical fiber,
For example, it is possible to easily measure a strain at the time of dismantling an optical cable of about several meters. Further, by controlling the opening / closing timing of each of the first and second optical switches, the longitudinal distribution of the time change of the tensile strain generated in the measured optical fiber, that is, the longitudinal vibration of about several Hz, is obtained. The distribution can be measured in real time. Therefore, it is possible to measure a temporal change of the tension strain at an arbitrary position of the measured optical fiber, that is, a vibration of about several Hz.
【００３５】請求項３記載の光ファイバ歪測定装置によ
れば、前記周波数差測定手段を、前記ブリルアン後方散
乱光と前記ポンプ光との周波数差を測定し、この測定値
に基づき被測定光ファイバ中に生じる張力歪の時間変化
を求める歪測定手段としたので、被測定光ファイバに生
じる張力歪の時間変化、またはこの時間変化の長手方向
の分布のいずれかまたは双方を高速かつリアルタイムで
求めることができる。According to the optical fiber strain measuring apparatus of the present invention, the frequency difference measuring means measures the frequency difference between the Brillouin backscattered light and the pump light, and based on the measured value, the optical fiber to be measured. Since it is a strain measuring means for obtaining the time change of the tensile strain generated in the optical fiber, it is necessary to obtain the time change of the tensile strain generated in the optical fiber to be measured and / or the distribution of the time change in the longitudinal direction at high speed and in real time. Can be.
【図１】 本発明の第１の実施形態の光ファイバ歪測定
装置を示す構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram showing an optical fiber strain measuring device according to a first embodiment of the present invention.
【図２】 リング増幅による歪振動現象の一測定例を示
す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating a measurement example of a distortion vibration phenomenon due to ring amplification.
【図３】 本発明の第２の実施形態の光ファイバ歪測定
装置を示す構成図である。FIG. 3 is a configuration diagram illustrating an optical fiber strain measurement device according to a second embodiment of the present invention.
【図４】 従来の光ファイバ歪分布測定器を示す構成図
である。FIG. 4 is a configuration diagram showing a conventional optical fiber strain distribution measuring device.
１…被測定光ファイバ、２１…ＬＤ（レーザダイオー
ド：光源）、２２…カプラ（第１の光分岐器）、２３ａ
〜２３ｄ…光アイソレータ、２４…ＥＤＦＡ（Ｅｒドー
プ光ファイバ増幅器）、２５…光フィルタ、２６…カプ
ラ（第２の光分岐器）、２７…カプラ、２８…Ｏ／Ｅ変
換器、２９…スペクトラムアナライザ（周波数差測定手
段）、３１…第１の光スイッチ、３２…カプラ、３３…
第２の光スイッチ、３４，３５…ドライバ、３６…パル
スジェネレータ、３７…周波数カウンタ（歪測定手
段）、３８…オシロスコープ。DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Optical fiber to be measured, 21 ... LD (laser diode: light source), 22 ... Coupler (1st optical branching device), 23a
23d: Optical isolator, 24: EDFA (Er-doped optical fiber amplifier), 25: Optical filter, 26: Coupler (second optical splitter), 27: Coupler, 28: O / E converter, 29: Spectrum analyzer (Frequency difference measuring means), 31 ... first optical switch, 32 ... coupler, 33 ...
A second optical switch, 34, 35 driver, 36 pulse generator, 37 frequency counter (distortion measuring means), 38 oscilloscope.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小川 理 神奈川県横浜市鶴見区江ヶ崎町４番１号 東京電力株式会社 システム研究所内 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01M 11/00 - 11/02 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing from the front page (72) Osamu Ogawa Inventor 4-1 Egasaki-cho, Tsurumi-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Prefecture, Tokyo Electric Power Company System Research Laboratory (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name ) G01M 11/00-11/02
Claims (3)
光源と、 当該光源と前記被測定光ファイバとの間に設けられた第
１の光分岐器と、入射された前記ポンプ光により前記被測定光ファイバ中
に発生する ブリルアン後方散乱光を前記第１の光分岐器
を介して取り出し、増幅した後に再度前記被測定光ファ
イバに入射させる光増幅器と、 該光増幅器と前記第１の光分岐器または前記被測定光フ
ァイバのいずれかとの間に設けられた第２の光分岐器
と、 該第２の光分岐器により分岐されたブリルアン後方散乱
光と前記第１の光分岐器により分岐されたポンプ光を検
出し、該ブリルアン後方散乱光と前記ポンプ光との周波
数差を測定する周波数差測定手段とを備え、 前記被測定光ファイバ中に発生するブリルアン後方散乱
光を前記光増幅器にて増幅し、その一部を前記第２の光
分岐器を介して前記周波数差測定手段に導入するととも
に他を再度前記被測定光ファイバに入射するという動作
を繰り返すことにより前記ブリルアン後方散乱光を漸次
増幅し、この増幅されたブリルアン後方散乱光と、前記
第１の光分岐器により分岐されたポンプ光との周波数差
を求め、この周波数差に基づき前記被測定光ファイバ中
に発生する張力歪を求める ことを特徴とする光ファイバ
歪測定装置。And 1. A light source for the incident pump light into the optical fiber under test, the object and the first optical branching unit disposed between the and the light source optical fiber to be measured, the incident said pump light In measurement optical fiber
An optical amplifier that takes out the Brillouin backscattered light generated at the optical fiber via the first optical splitter, amplifies the light, and then re-enters the measured optical fiber; and the optical amplifier and the first optical splitter or the optical amplifier. A second optical splitter provided between any one of the measurement optical fibers; a Brillouin backscattered light split by the second optical splitter; and a pump light split by the first optical splitter. A frequency difference measuring means for detecting and measuring a frequency difference between the Brillouin backscattered light and the pump light , wherein a Brillouin backscatter generated in the measured optical fiber is provided .
The light is amplified by the optical amplifier, and a part of the light is amplified by the second light.
Introduced to the frequency difference measuring means via a branch
The other is again incident on the measured optical fiber
The Brillouin backscattered light is gradually increased by repeating
Amplifying, the amplified Brillouin backscattered light,
Frequency difference from pump light split by first optical splitter
In the measured optical fiber based on the frequency difference.
An optical fiber strain measuring device for determining a tensile strain generated in a fiber.
光源と、 当該光源と前記被測定光ファイバとの間に設けられた第
１の光分岐器と、入射された前記ポンプ光により前記被測定光ファイバ中
に発生する ブリルアン後方散乱光を前記第１の光分岐器
を介して取り出し、増幅した後に再度前記被測定光ファ
イバに入射させる光増幅器と、 該光増幅器と前記第１の光分岐器または前記被測定光フ
ァイバのいずれかとの間に設けられた第２の光分岐器
と、 前記光源と前記第１の光分岐器との間に設けられ、前記
ポンプ光をパルス化する第１の光スイッチと、 前記光増幅器の入射側に設けられ、前記ブリルアン後方
散乱光を前記被測定光ファイバの長手方向の任意の位置
より発生するパルス光として切り出す第２の光スイッチ
と、 前記第２の光分岐器により分岐されたブリルアン後方散
乱光と前記光源より出射されたポンプ光を検出し、該ブ
リルアン後方散乱光と前記ポンプ光との周波数差を測定
する周波数差測定手段とを備え、 前記被測定光ファイバ中に発生し前記第１の光スイッチ
によりパルス化されたブリルアン後方散乱光の一部を前
記第２の光分岐器を介して前記周波数差測定手段に導入
するとともに他を前記光増幅器にて増幅し再度前記被測
定光ファイバに入射するという動作を繰り返すことによ
り前記パルス化されたブリルアン後方散乱光を漸次増幅
し、このパルス化されかつ増幅されたブリルアン後方散
乱光と、前記光源より出射されたポンプ光との周波数差
を求め、この周波数差に基づき前記被測定光ファイバ中
に発生する張力歪を求める ことを特徴とする光ファイバ
歪測定装置。2. A light source for injecting pump light into an optical fiber to be measured, a first optical splitter provided between the light source and the optical fiber to be measured, and a light source provided by the incident pump light. In measurement optical fiber
An optical amplifier that takes out the Brillouin backscattered light generated at the optical fiber via the first optical splitter, amplifies the light, and then re-enters the measured optical fiber; and the optical amplifier and the first optical splitter or the optical amplifier. A second optical splitter provided between any one of the measurement optical fibers, a first optical switch provided between the light source and the first optical splitter, and pulsating the pump light; A second optical switch that is provided on an incident side of the optical amplifier and cuts out the Brillouin backscattered light as pulse light generated from an arbitrary position in a longitudinal direction of the measured optical fiber; and a second optical splitter. the pump light emitted from the Brillouin backscattered light branched light is detected by, and a frequency difference measuring means for measuring a frequency difference between the said Brillouin backscattered light the pump light, measuring the object to be A first optical switch generated in a constant optical fiber;
Part of the Brillouin backscattered light pulsed by
Introduced into the frequency difference measuring means via the second optical splitter
And the other is amplified by the optical amplifier and
By repeating the operation of entering the constant optical fiber,
Progressively amplifies the pulsed Brillouin backscattered light
And the pulsed and amplified Brillouin backscatter
Frequency difference between scattered light and pump light emitted from the light source
In the measured optical fiber based on the frequency difference.
An optical fiber strain measuring device for determining a tensile strain generated in a fiber.
ン後方散乱光と前記ポンプ光との周波数差を測定し、こ
の測定値に基づき被測定光ファイバ中に生じる張力歪の
時間変化を求める歪測定手段としたことを特徴とする請
求項１または２のいずれか１項記載の光ファイバ歪測定
装置。3. A strain measurement unit for measuring a frequency difference between the Brillouin backscattered light and the pump light, and obtaining a time change of a tensile strain generated in the optical fiber to be measured based on the measured value. The optical fiber strain measuring device according to claim 1, wherein the optical fiber strain measuring device is a means.
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| JPH09105701A JPH09105701A (en) | 1997-04-22 |
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