JP7315009B2 - 光ファイバケーブルセンシング装置、光ファイバケーブルセンシング方法、及びプログラム - Google Patents
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Description
まず、FBGを付与したマルチコア光ファイバは特殊な構造のため長尺化が難しいため、従来の手法は長距離の曲線軌跡を解析することが困難である。
さらに、歪みに対する感度を向上させるためには、FBGを付与したマルチコア光ファイバのコアピッチを大きくする必要があるが、機械的強度や伝送特性担保の観点から、コアピッチを大きくすることが難しい。現状ではコアピッチが数十μmに限定される。つまり、従来の手法は測定精度の向上が困難である。
光ファイバケーブルに格納されたM本(Mは3以上の整数)のシングルモード光ファイバのうち、任意のN本(NはM未満の整数)のシングルモード光ファイバに試験光を入射し、前記N本のシングルモード光ファイバ毎に曲げを表す物理量の長手方向分布を測定する測定器と、
前記光ファイバケーブルの長手方向の任意地点において、前記光ファイバケーブルの断面における前記N本のシングルモード光ファイバのそれぞれの位置及び前記物理量から、前記光ファイバケーブルの前記任意地点の曲率κを数1で算出し、前記光ファイバケーブルの前記任意地点の捩率τを数2で算出する演算器と、
を備える。
i:前記N本のシングルモード光ファイバの番号
εi:前記N本のシングルモード光ファイバのうちi番目のシングルモード光ファイバの前記任意地点における前記物理量
ri:前記断面における前記i番目のシングルモード光ファイバと曲げ軸との距離
θi:前記断面における前記i番目のシングルモード光ファイバの前記x軸に対する角度オフセット
angle(v):ベクトルvの前記x軸に対する角度
θ:任意位置における曲率κのベクトルの前記x軸に対する傾き
θ’(s):前記θの、前記光ファイバケーブルの中心弧長sに関する微分
曲げ軸:任意位置での前記光ファイバケーブルの中心軸に接する接線の接点における、曲率半径の円の中心を垂直に通る直線と平行であり、且つ前記接点を通る直線
である。
光ファイバケーブルに格納されたM本(Mは3以上の整数)のシングルモード光ファイバのうち、任意のN本(NはM未満の整数)のシングルモード光ファイバに試験光を入射すること、
前記N本のシングルモード光ファイバ毎に曲げを表す物理量の長手方向分布を測定すること、及び
前記光ファイバケーブルの長手方向の任意地点において、前記光ファイバケーブルの断面における前記N本のシングルモード光ファイバのそれぞれの位置及び前記物理量から、前記光ファイバケーブルの前記任意地点の曲率κを数1で算出し、前記光ファイバケーブルの前記任意地点の捩率τを数2で算出すること、
を特徴とする。
T(s):位置ベクトル
r0:初期位置
e1:単位接ベクトル
e2:単位主法線ベクトル
e3:単位従法線ベクトル
d/ds:単位弧長当たりの変化量
である。
例えば、OFDRを測定器とすれば歪み量を測定できる。2モード領域となる波長1μm帯の光を利用し、高次モードの散乱光を観測することで高感度な測定を行う1μ-OTDRを測定器とすれば曲げ損失を測定できる。偏波状態ごとに測定を行うP-OTDRを測定器とすれば偏波変動を測定できる。
なお、シングルモード光ファイバとは、試験光の波長において光がシングルモードで伝搬する光ファイバという意味である。
光ファイバケーブル20に格納されたM本(Mは3以上の整数)のシングルモード光ファイバ24のうち、任意のN本(NはM未満の整数)のシングルモード光ファイバ24に試験光を入射し、N本のシングルモード光ファイバ24毎に曲げを表す物理量の長手方向分布を測定する測定器11と、
光ファイバケーブル20の長手方向の任意地点において、光ファイバケーブル20の断面におけるN本のシングルモード光ファイバ24のそれぞれの位置及び前記物理量から、光ファイバケーブル20の前記任意地点の曲率κを数1で算出し、光ファイバケーブル20の前記任意地点の捩率τを数2で算出する演算器12と、
を備える。
図3の例では、M=160である。
また、数1と数2については後述する。
i:シングルモード光ファイバの番号
εi:シングルモード光ファイバのうちi番目のシングルモード光ファイバの任意地点zにおける物理量
ri:断面におけるi番目のシングルモード光ファイバと前記曲げ軸との距離
θi:断面におけるi番目のシングルモード光ファイバのx軸に対する角度オフセット
angle(v):ベクトルvのx軸に対する角度
θ:任意位置zにおける曲率κのベクトルのx軸に対する傾き
θ’(s):前記θの、光ファイバケーブルの中心弧長sに関する微分
である。
T(s):位置ベクトル
r0:初期位置
e1:単位接ベクトル
e2:単位主法線ベクトル
e3:単位従法線ベクトル
d/ds:単位弧長当たりの変化量
である。
光ファイバケーブル20に格納されたM本(Mは3以上の整数)のシングルモード光ファイバ24のうち、任意のN本(NはM未満の整数)のシングルモード光ファイバ24に試験光を入射すること(ステップS01)、
N本のシングルモード光ファイバ24毎に曲げを表す物理量の長手方向分布を測定すること(ステップS02)、及び
光ファイバケーブル20の長手方向の任意地点において、光ファイバケーブル20の断面におけるN本のシングルモード光ファイバ24のそれぞれの位置及び前記物理量から、光ファイバケーブル20の前記任意地点の曲率κを数1で算出し、光ファイバケーブル20の前記任意地点の捩率τを数2で算出すること(ステップS03)、
を行う。
図9は、システム100のブロック図を示している。システム100は、ネットワーク135へと接続されたコンピュータ105を含む。
なお、この発明は上記実施形態に限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施可能である。要するにこの発明は、上位実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。
11:測定器
12:演算器
20:光ファイバケーブル
21:スロット
22:溝
23:光ファイバテープ心線
24:シングルモード光ファイバ
100:システム
101:ユーザ
105:コンピュータ
110:プロセッサ
115:メモリ
120:プログラムモジュール
122:結果
125:記憶装置
130:ユーザデバイス
135:ネットワーク
140:記憶装置
150:データソース
Claims (6)
- 光ファイバケーブルに格納されたM本(Mは3以上の整数)のシングルモード光ファイバのうち、任意のN本(NはM未満の整数)のシングルモード光ファイバに試験光を入射し、前記N本のシングルモード光ファイバ毎に曲げを表す物理量の長手方向分布を測定する測定器と、
前記光ファイバケーブルの長手方向の任意地点において、前記光ファイバケーブルの断面における前記N本のシングルモード光ファイバのそれぞれの位置及び前記物理量から、前記光ファイバケーブルの前記任意地点の曲率κを数1で算出し、前記光ファイバケーブルの前記任意地点の捩率τを数2で算出する演算器と、
を備える光ファイバケーブルセンシング装置。
i:前記N本のシングルモード光ファイバの番号
εi:前記N本のシングルモード光ファイバのうちi番目のシングルモード光ファイバの前記任意地点における前記物理量
ri:前記断面における前記i番目のシングルモード光ファイバと曲げ軸との距離
θi:前記断面における前記i番目のシングルモード光ファイバの前記x軸に対する角度オフセット
angle(v):ベクトルvの前記x軸に対する角度
θ:任意位置における曲率κのベクトルの前記x軸に対する傾き
θ’(s):前記θの、前記光ファイバケーブルの中心弧長sに関する微分
曲げ軸:任意位置での前記光ファイバケーブルの中心軸に接する接線の接点における、曲率半径の円の中心を垂直に通る直線と平行であり、且つ前記接点を通る直線
である。 - 前記測定器は、前記物理量として歪み量、曲げ損失、又は偏波変動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ケーブルセンシング装置。
- 前記演算器は、歪み量、曲げ損失、及び偏波変動の少なくとも2つを前記物理量とし、前記物理量毎に算出した前記曲率κを統計処理した値、及び前記物理量毎に算出した前記捩率τを統計処理した値をそれぞれ新たな前記曲率κ及び前記捩率τとすることを特徴とする請求項3に記載の光ファイバケーブルセンシング装置。
- 光ファイバケーブルに格納されたM本(Mは3以上の整数)のシングルモード光ファイバのうち、任意のN本(NはM未満の整数)のシングルモード光ファイバに試験光を入射すること、
前記N本のシングルモード光ファイバ毎に曲げを表す物理量の長手方向分布を測定すること、及び
前記光ファイバケーブルの長手方向の任意地点において、前記光ファイバケーブルの断面における前記N本のシングルモード光ファイバのそれぞれの位置及び前記物理量から、前記光ファイバケーブルの前記任意地点の曲率κを数1で算出し、前記光ファイバケーブルの前記任意地点の捩率τを数2で算出すること、
を特徴とする光ファイバケーブルセンシング方法。
i:前記N本のシングルモード光ファイバの番号
εi:前記N本のシングルモード光ファイバのうちi番目のシングルモード光ファイバの前記任意地点における前記物理量
ri:前記断面における前記i番目のシングルモード光ファイバと曲げ軸の中心との距離
θi:前記断面における前記i番目のシングルモード光ファイバの前記x軸に対する角度オフセット
angle(v):ベクトルvの前記x軸に対する角度
θ:任意位置における曲率κのベクトルの前記x軸に対する傾き
θ’(s):前記θの、前記光ファイバケーブルの中心弧長sに関する微分
曲げ軸:任意位置での前記光ファイバケーブルの中心軸に接する接線の接点における、曲率半径の円の中心を垂直に通る直線と平行であり、且つ前記接点を通る直線
である。 - 請求項1から4のいずれかに記載の光ファイバケーブルセンシング装置としてコンピュータを機能させるためのプログラム。
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