JP5514503B2 - 偏光強度測定装置及び偏光強度測定方法 - Google Patents
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Description
非特許文献1には、偏光変化の周期性を用いて光設備の正確な位置を光学的に特定する技術が記載されている。この技術によれば、光設備内のファイバ曲げ部における周期的な偏光強度変化が観測される。観測された偏光強度変化周期をパラメータとして、当該光設備の位置が特定される。
(1)試験光を出射する光送出手段と、前記試験光を直線偏光に固定する偏波制御手段と、前記試験光の偏光角度を制御する偏光回転子と、前記試験光を被測定光ファイバへ出射し、前記被測定光ファイバからの後方散乱光を受信する光入出力手段と、前記後方散乱光の1つの偏光成分を抽出する抽出手段と、前記偏光回転子が前記偏光角度を変化させる都度、前記偏光成分から、前記被測定光ファイバにおける距離毎の前記後方散乱光の偏光強度を測定する測定手段と、前記測定手段によって測定された偏光強度の変化部分を順次結合して1周期の偏光強度変化を復元し、当該復元された偏光強度変化から、前記後方散乱光の偏光強度の変化周期を算出する算出手段とを具備する態様とする。
この態様によれば、偏光回転子による偏光角度の制御によって、偏光強度の変化周期の位相を制御し、位相を変えて偏光強度変化を測定することができる。このため、光ファイバ長が不足する場合でも、偏光強度変化の測定が可能となる。
この態様によれば、算出された変化周期から、被測定光ファイバの種類を特定することができる。
この態様によれば、偏光強度の変化部分における2つの変極点間の距離から変化周期を算出し、算出された変化周期から被測定光ファイバの曲げ径を算出することができる。
この態様によれば、偏光強度変化の偏角から、被測定光ファイバの曲げ部の曲げ径を求めることができる。
(5)試験光を出射する光送出手段と、前記試験光を直線偏光に固定する偏波制御手段と、前記試験光の偏光角度を制御する偏光回転子と、前記試験光を被測定光ファイバへ出射し、前記被測定光ファイバからの後方散乱光を受信する光入出力手段と、前記後方散乱光の1つの偏光成分を抽出する抽出手段を具備する偏光強度測定装置に用いられる偏光強度測定方法であって、前記偏光回転子を回転させて前記試験光の偏光角度を制御する角度制御ステップと、前記偏光回転子が前記偏光角度を変化させる都度、前記偏光成分から、前記被測定光ファイバにおける距離毎の前記後方散乱光の偏光強度を測定する測定ステップと、前記測定ステップによって測定された偏光強度の変化部分を順次結合して1周期の偏光強度変化を復元し、当該復元された偏光強度変化から、前記後方散乱光の偏光強度の変化周期を算出する算出ステップとを具備する態様とする。
この態様によれば、偏光回転子による偏光角度の制御によって、偏光強度の変化周期の位相を制御し、位相を変えて偏光強度変化を測定することができる。このため、光ファイバ長が不足する場合でも、偏光強度変化の測定が可能となる。
この態様によれば、算出された変化周期から、被測定光ファイバの種類を特定することができる。
この態様によれば、偏光強度の変化部分における2つの変極点間の距離から変化周期を算出し、算出された変化周期から被測定光ファイバの曲げ径を算出することができる。
この態様によれば、偏光強度変化の偏角から、被測定光ファイバの曲げ部の曲げ径を求めることができる。
図1は、本発明の一実施形態に係る偏光強度測定装置の構成を示すブロック図である。
偏光強度測定装置8は、送出部10、光カプラ4、信号制御部7、及び検出部20を具備している。被測定ファイバ9は、偏光強度測定装置8が偏光強度測定を行う対象となる光ファイバである。被測定ファイバ9は、図2に示すようなコイル状曲げ収容部9aを有する。例えば光ファイバの接続点で余長処理のためにファイバをコイル状に曲げた状態で収納する光クロージャでは、直径60mmのコイル状の曲げ状態で光ファイバが収容されている。
検出部20は、偏光子5及び試験光検出部6を備えている。偏光子5は、試験光の後方散乱光のs波成分(ファイバ断面に垂直な成分)又はp波成分(ファイバ断面に平行な成分)を抽出する。試験光検出器6は、抽出された試験光成分を光電変換して電気信号を生成し、生成された電気信号を信号制御部7に出力する。
s波成分についての後方散乱光強度は以下の式(1)から算出される。
偏波制御部2は、試験光送出器1から送出された試験光を直線偏光に固定する。偏波制御部2で直線偏光に固定された試験光φ0は、以下の式(5)によって表される。
被測定ファイバ9中を後方に散乱する後方散乱光のs波成分φsとp波成分φpは、式(8)で表されるJones行列Tθ,εを用いて、式(9)のように表される。
図3は、図2に示す状態から、偏光回転子3をπ/8回転させた場合の偏光波形W3を示す図である。偏光波形W3には、コイル状曲げ収容部9aに相当する周期的な強度変化を表す部分波形P3が生じている。この部分波形P3の位相は、図2に示す部分波形P2の位相に比べてπ/4進んでいる。式(10)〜(12)によって示されるように、偏光回転子3を回転させることで、偏光強度の変化周期の位相を制御することが可能となる。
以下に、偏光強度測定装置8による偏光周期の測定方法を説明する。
式(9)あるいは式(10)では、右辺における絶対値の二乗の操作により偏光強度の負値は正値に変換される。このため、偏光回転子3が回転角度πだけ回転すると、偏光強度の変化周期は一周する。従って、偏光強度の変化周期の位相をコイルの1巻き分進ませるための回転角度θXは、以下の式(14)により与えられる。
図5は、偏光強度の変化周期を測定する際に、偏光強度測定装置8において実行される処理を示すフローチャートである。
図6及び図7は、偏光強度の変化周期の測定から、コイル状曲げ収容部におけるコイル状ファイバの直径を算出する方法を説明するための図である。
その後、更に偏光回転子3がθB=π/1000だけ回転され、コイル状曲げ部9aに相当する偏光強度データが測定される。得られた測定データは上記と同様に、テーブル7a−1に追加される。これらの動作を繰り返す事で、図7に示すように連続する偏波波形W7が補完される。
図8は、偏光強度の測定結果からコイル状曲げ収容部9aにおけるコイル状ファイバの直径D´を算出する際に、偏光強度測定装置8において実行される処理を示すフローチャートである。
以上のように、この偏光強度測定装置8によれば、偏光回転子3を回転させながら、コイル状曲げ部収容部9aに対応する部分波形を測定して、部分波形のデータを結合し、変化周期Lの1/2の値(変極点間距離Xm)を算出することができる。このため、式(4)からコイル状ファイバの直径D´を算出することができる。
図9〜図11は、偏光強度偏角から、コイル状曲げ収容部におけるコイル状ファイバの直径を算出する方法を説明するための図である。
信号処理部7は、この部分波形P9を微小な区間で距離方向に微分し、傾きが0である変極点Kを検出する。
信号処理部7は、シミュレーション波形の偏角が測定した偏角θaと一致するDの値を求める。このときD=D´となり、コイル状ファイバの直径D´が求められる。
図12は、偏光強度の偏角からコイル状曲げ収容部9aにおけるコイル状ファイバの直径D´を算出する際に、偏光強度測定装置8において実行される処理を示すフローチャートである。
以上のように、この偏光強度測定装置8によれば、コイル状曲げ部収容部9aに対応する部分波形を測定して、部分波形を取得し、部分波形の偏角からからコイル状ファイバの直径D´を算出することができる。
Claims (8)
- 試験光を出射する光送出手段と、
前記試験光を直線偏光に固定する偏波制御手段と、
前記試験光の偏光角度を制御する偏光回転子と、
前記試験光を被測定光ファイバへ出射し、前記被測定光ファイバからの後方散乱光を受信する光入出力手段と、
前記後方散乱光の1つの偏光成分を抽出する抽出手段と、
前記偏光回転子が前記偏光角度を変化させる都度、前記偏光成分から、前記被測定光ファイバにおける距離毎の前記後方散乱光の偏光強度を測定する測定手段と、
前記測定手段によって測定された偏光強度の変化部分を順次結合して1周期の偏光強度変化を復元し、当該復元された偏光強度変化から前記後方散乱光の偏光強度の変化周期を算出する算出手段と、
を具備する偏光強度測定装置。 - 光ファイバの種類ごとに理論的な特性データを予め記憶する記憶手段を更に具備し、
前記算出手段は、前記記憶手段に記憶された特性データから前記変化周期に応じたデータを検出し、光ファイバの種類を特定する請求項1に記載の偏光強度測定装置。 - 前記測定手段は、前記偏光回転子が前記偏光角度を変化させる都度、前記後方散乱光の偏光強度を測定し、
前記算出手段は、前記測定手段によって測定された偏光強度の変化部分を順次結合し、当該結合された部分における2つの変極点間の距離から前記変化周期を算出し、当該算出された変化周期から前記被測定光ファイバの曲げ部の曲げ径を算出する請求項1に記載の偏光強度測定装置。 - 光ファイバの曲げ部の曲げ径ごとに理論的な特性データを予め記憶する記憶手段を更に具備し、
前記算出手段は、前記測定手段によって測定された偏光強度から偏光強度変化の偏角を算出し、前記記憶手段に記憶された特性データから前記偏角に対応するデータを検出する請求項1に記載の偏光強度測定装置。 - 試験光を出射する光送出手段と、前記試験光を直線偏光に固定する偏波制御手段と、前記試験光の偏光角度を制御する偏光回転子と、前記試験光を被測定光ファイバへ出射し、前記被測定光ファイバからの後方散乱光を受信する光入出力手段と、前記後方散乱光の1つの偏光成分を抽出する抽出手段を具備する偏光強度測定装置に用いられる偏光強度測定方法であって、
前記偏光回転子を回転させて前記試験光の偏光角度を制御する角度制御ステップと、
前記偏光回転子が前記偏光角度を変化させる都度、前記偏光成分から、前記被測定光ファイバにおける距離毎の前記後方散乱光の偏光強度を測定する測定ステップと、
前記測定ステップによって測定された偏光強度の変化部分を順次結合して1周期の偏光強度変化を復元し、当該復元された偏光強度変化から、前記後方散乱光の偏光強度の変化周期を算出する算出ステップと、
を具備する偏光強度測定方法。 - 前記偏光強度測定装置は、光ファイバの種類ごとに理論的な特性データを予め記憶する記憶手段を更に具備し、
前記算出ステップでは、前記記憶手段に記憶された特性データから前記変化周期に応じたデータが検出され、光ファイバの種類が特定される請求項5に記載の偏光強度測定方法。 - 前記測定ステップでは、前記偏光回転子が前記偏光角度を変化させる都度、前記後方散乱光の偏光強度が測定され、
前記算出ステップでは、前記測定手段によって測定された偏光強度の変化部分が順次結合され、当該結合された部分における2つの変極点間の距離から前記変化周期が算出され、当該算出された変化周期から前記被測定光ファイバの曲げ部の曲げ径が算出される請求項5に記載の偏光強度測定方法。 - 前記偏光強度測定装置は、光ファイバの曲げ部の曲げ径ごとに理論的な特性データを予め記憶する記憶手段を更に具備し、
前記算出ステップでは、前記測定手段によって測定された偏光強度から偏光強度変化の偏角が算出され、前記記憶手段に記憶された特性データから前記偏角に対応するデータが検出される請求項5に記載の偏光強度測定方法。
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