JP7351365B1 - 光ファイバセンサ及びブリルアン周波数シフト測定方法 - Google Patents
光ファイバセンサ及びブリルアン周波数シフト測定方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP7351365B1 JP7351365B1 JP2022042226A JP2022042226A JP7351365B1 JP 7351365 B1 JP7351365 B1 JP 7351365B1 JP 2022042226 A JP2022042226 A JP 2022042226A JP 2022042226 A JP2022042226 A JP 2022042226A JP 7351365 B1 JP7351365 B1 JP 7351365B1
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- interference signal
- intensity
- section
- phase
- brillouin
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 title claims description 55
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 title claims description 11
- 238000010408 sweeping Methods 0.000 claims abstract description 5
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 73
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 42
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 26
- 230000001902 propagating effect Effects 0.000 claims description 19
- 239000000523 sample Substances 0.000 claims description 11
- 238000010586 diagram Methods 0.000 abstract description 11
- 238000012935 Averaging Methods 0.000 description 20
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 19
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 5
- 238000000253 optical time-domain reflectometry Methods 0.000 description 3
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 3
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 2
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 2
- 238000010606 normalization Methods 0.000 description 2
- 238000002310 reflectometry Methods 0.000 description 2
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 238000001069 Raman spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 238000009529 body temperature measurement Methods 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 230000002269 spontaneous effect Effects 0.000 description 1
- 230000001131 transforming effect Effects 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Measuring Temperature Or Quantity Of Heat (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Optical Transform (AREA)
Abstract
Description
を利用する、光ファイバ歪み測定装置及び光ファイバ歪み測定方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。SDH-BOTDRでは、受信されるビート信号と局発信号の位相比較をすることで、BFSの変化を、ビート信号中の位相変化として観測する。このように、SDH-BOTDRは、周波数掃引を必要とせずに直接BFSを算出できるため、高速かつ安価な測定を実現できる。
干渉光を生成する合波部とを有する自己遅延型のホモダイン干渉計、及び、干渉光を電気信号に変換して干渉信号を生成する干渉光受光部を備える。
先ず、図1及び図2を参照して、自己遅延ホモダイン型のBOTDRを利用する光ファイバセンサ(以下、自己遅延ホモダイン型センサとも称する。)を説明する。
い。
を設け、各位相状態において、平均化処理された干渉信号I12の、基準区間における平均値計算を行う。この結果、図3(B)に示されるような、位相と基準区間での出力強度の平均値Iaveの関係を取得することができる。この平均値Iaveの最大値、最小値から、振幅AB1AB2を算出できる。また、位相と出力強度の関係を取得できることから、BFSの測定範囲に合わせたφoffsetと、強度Ioffsetを初期値として設定できる。
0が存在しないASEノイズ区間は、例えば、光ファイバへ入射するパルス間隔を、光ファイバの往復伝播時間よりも長くすることで設けることができる。
図5を参照して、この発明の、自己遅延ホモダイン型センサの構成例及び動作を説明する。図5は、この発明の自己遅延ホモダイン型センサの構成例を説明するための模式図である。なお、BFS取得部以外は、図1を参照して説明した自己遅延ホモダイン型センサと同様に構成できるので、重複する説明及び図示を省略することもある。
。
12 光源
14 光パルス発生器
20 サーキュレータ
30 光増幅器
32 光バンドパスフィルタ
34 分岐部
90 タイミング制御器
100 被測定光ファイバ
140 干渉信号取得部
141 強度取得部
142 位相制御回路
150 自己遅延ホモダイン干渉計
152 分岐部
156、157 遅延部
158 合波部
160 干渉光受光部
161 受光部
162 バランス型PD
163 PD
164、165 FET増幅器
166、167 A/D
170、171 BFS取得部
172 干渉信号平均化処理手段
173 強度信号平均化処理手段
176 ブリルアン散乱係数除去手段
178、179 規格化手段
180 基準区間及びノイズ区間平均値計算手段
182 位相制御手段
184 位相及び振幅計算手段
186 ブリルアン散乱光振幅計算手段
188 BFS算出手段
Claims (4)
- 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ブリルアン散乱光を、2分岐する分岐部と、
前記分岐部で2分岐された一方の散乱光が入力されて、自己遅延型のホモダイン干渉により干渉信号を生成する干渉信号取得部と、
前記分岐部で2分岐された他方の散乱光が入力されて、前記散乱光の強度を示す強度信号を生成する強度取得部と、
前記干渉信号及び前記強度信号から、ブリルアン周波数シフト量を取得するブリルアン周波数シフト取得部と
を備え、
前記干渉信号取得部は、
入力された散乱光を第1光路及び第2光路に2分岐する分岐部と、
前記第1光路に設けられ、前記ブリルアン周波数シフト取得部からの指示に応じて散乱光の位相を変化させることができる遅延部と、
前記第1光路及び前記第2光路を経て受け取った光を合波して干渉光を生成する合波部と
を有する自己遅延型のホモダイン干渉計、及び、
前記干渉光を電気信号に変換して干渉信号を生成する干渉光受光部
を備え、
前記ブリルアン周波数シフト取得部は、
予め設定された基準区間及びノイズ区間の、前記干渉信号の平均強度を取得する基準区間及びノイズ区間平均値計算手段と、
干渉信号から、ノイズ区間の平均強度であるノイズ成分を除去するブリルアン散乱光振幅計算手段と、
前記第1光路を伝播する散乱光の位相を、0から2πまで掃引するように前記遅延部を制御できる位相制御手段と、
前記強度信号を用いて、ノイズが除去された干渉信号からブリルアン散乱係数を除去する、ブリルアン散乱係数除去手段と、
前記位相を0から2πまで掃引して得られた、前記基準区間の、ノイズが除去された干渉信号の平均強度Iaveから、位相と前記平均強度Iaveの関係を取得し、前記関係
を用いて、干渉信号の振幅、及び、ブリルアン周波数シフトの測定範囲を規定する初期位相φoffsetを取得する、位相及び振幅計算手段と、
ブリルアン散乱係数が除去された干渉信号を、ノイズが除去された干渉信号の振幅を用いて規格化する、規格化手段と、
規格化された干渉信号を用いてブリルアン周波数シフトを算出するブリルアン周波数シフト算出手段と
を備える
ことを特徴とする光ファイバセンサ。 - 前記位相制御手段は、前記基準区間の平均強度Iaveが、前記初期位相φoffsetに対応する初期強度Ioffsetに一致するように、前記遅延部における位相を制御できる
ことを特徴とする請求項1に記載の光ファイバセンサ。 - プローブ光を生成する過程と、
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ブリルアン散乱光を2分岐する過程と、
前記2分岐された一方の散乱光を第1光路及び第2光路に2分岐する過程と、
前記第1光路を伝搬する散乱光に遅延を与える過程と、
前記第1光路及び前記第2光路を伝播する散乱光を合波して干渉光を生成する過程と、
前記干渉光を光電変換することにより電気信号である干渉信号を生成する過程と、
前記後方ブリルアン散乱光が2分岐された他方の散乱光から、散乱光強度を示す強度信号を取得する過程と、
前記干渉信号及び前記強度信号からブリルアン周波数シフトを取得する過程と
を備え、
通常の測定前に、キャリブレーション測定が行われ、
前記キャリブレーション測定は、
予め設定された基準区間及びノイズ区間の、前記干渉信号の平均強度を取得する過程と、
前記基準区間の干渉信号の平均強度から、前記ノイズ区間の干渉信号の平均強度であるノイズ成分を除去する過程と、
位相を0から2πまで掃引して得られた、前記基準区間の、ノイズが除去された干渉信号の平均強度Iaveから、位相と前記平均強度Iaveの関係を取得し、前記関係を用いて、干渉信号の振幅、及び、ブリルアン周波数シフトの測定範囲を規定する初期位相φoffsetを取得する過程と、
前記第1光路を伝搬する散乱光の位相における位相を初期位相φoffsetに設定する過程と
を備え、
前記ブリルアン周波数シフトを取得する過程は、
前記強度信号を用いて、ノイズが除去された干渉信号からブリルアン散乱係数を除去する過程と、
ブリルアン散乱係数が除去された干渉信号を、ノイズが除去された干渉信号の振幅を用いて規格化する過程と、
規格化された干渉信号を用いてブリルアン周波数シフトを算出する過程と
を備える
ことを特徴とするブリルアン周波数シフト測定方法。 - 通常の測定は、
予め設定された基準区間及びノイズ区間の、前記干渉信号の平均強度を取得する過程と、
前記基準区間の干渉信号の平均強度から、前記ノイズ区間の干渉信号の平均強度であるノイズ成分を除去する過程と
を備え、
前記基準区間の干渉信号の平均強度が、前記初期位相φoffsetに対応する初期強度Ioffsetに一致するように、前記第1光路を伝播する散乱光の位相を制御する
ことを特徴とする請求項3に記載のブリルアン周波数シフト測定方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2022042226A JP7351365B1 (ja) | 2022-03-17 | 2022-03-17 | 光ファイバセンサ及びブリルアン周波数シフト測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2022042226A JP7351365B1 (ja) | 2022-03-17 | 2022-03-17 | 光ファイバセンサ及びブリルアン周波数シフト測定方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP7351365B1 true JP7351365B1 (ja) | 2023-09-27 |
JP2023140366A JP2023140366A (ja) | 2023-10-05 |
Family
ID=88099290
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2022042226A Active JP7351365B1 (ja) | 2022-03-17 | 2022-03-17 | 光ファイバセンサ及びブリルアン周波数シフト測定方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP7351365B1 (ja) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003522937A (ja) | 1999-12-23 | 2003-07-29 | ケーエルエー−テンカー テクノロジィース コーポレイション | 渦電流測定あるいは光学測定を利用して、メタライゼーション処理を実状態で監視する方法 |
JP2010117333A (ja) | 2008-11-12 | 2010-05-27 | Hakusan Kogyo Kk | 光ファイバセンサ |
JP2020134264A (ja) | 2019-02-18 | 2020-08-31 | 沖電気工業株式会社 | 光ファイバ歪み及び温度測定装置並びに光ファイバ歪み及び温度測定方法 |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6763567B2 (ja) * | 2016-07-14 | 2020-09-30 | 白山工業株式会社 | 光ファイバセンサ |
JP6376261B1 (ja) * | 2017-09-27 | 2018-08-22 | 沖電気工業株式会社 | 光ファイバ歪み及び温度測定装置並びに光ファイバ歪み及び温度測定方法 |
JP7424250B2 (ja) * | 2020-08-28 | 2024-01-30 | 沖電気工業株式会社 | 光ファイバ歪測定装置及び光ファイバ歪測定方法 |
-
2022
- 2022-03-17 JP JP2022042226A patent/JP7351365B1/ja active Active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003522937A (ja) | 1999-12-23 | 2003-07-29 | ケーエルエー−テンカー テクノロジィース コーポレイション | 渦電流測定あるいは光学測定を利用して、メタライゼーション処理を実状態で監視する方法 |
JP2010117333A (ja) | 2008-11-12 | 2010-05-27 | Hakusan Kogyo Kk | 光ファイバセンサ |
JP2020134264A (ja) | 2019-02-18 | 2020-08-31 | 沖電気工業株式会社 | 光ファイバ歪み及び温度測定装置並びに光ファイバ歪み及び温度測定方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2023140366A (ja) | 2023-10-05 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6308160B2 (ja) | 光ファイバ歪み測定装置及び光ファイバ歪み測定方法 | |
US10234337B2 (en) | Measurement apparatus and measurement method | |
CA2661681C (en) | Measuring brillouin backscatter from an optical fibre using channelisation | |
JP2018054551A (ja) | 光ファイバ歪み及び温度測定装置 | |
JP6376261B1 (ja) | 光ファイバ歪み及び温度測定装置並びに光ファイバ歪み及び温度測定方法 | |
JP6308184B2 (ja) | 光ファイバ歪み測定装置及び光ファイバ歪み測定方法 | |
JP7286994B2 (ja) | 光ファイバ歪み及び温度測定装置並びに光ファイバ歪み及び温度測定方法 | |
JP2019020143A (ja) | 光ファイバ振動検知センサおよびその方法 | |
JP6308183B2 (ja) | 光ファイバ歪み測定装置及び光ファイバ歪み測定方法 | |
JP7040386B2 (ja) | 光ファイバ歪み及び温度測定装置並びに光ファイバ歪み及び温度測定方法 | |
JP2021131292A (ja) | 光ファイバ歪み・温度測定装置及び光ファイバ歪み・温度測定方法 | |
JP7396382B2 (ja) | 光ファイバセンサ及びブリルアン周波数シフト測定方法 | |
JP7156132B2 (ja) | 光コヒーレントセンサ及び光コヒーレントセンシング方法 | |
JP7351365B1 (ja) | 光ファイバセンサ及びブリルアン周波数シフト測定方法 | |
WO2023131624A1 (en) | Optical measurement system | |
JP7424250B2 (ja) | 光ファイバ歪測定装置及び光ファイバ歪測定方法 | |
US20240053172A1 (en) | Optical fiber sensor and brillouin frequency shift measurement method | |
JP2019035724A (ja) | 光ファイバ歪み測定装置及び光ファイバ歪み測定方法 | |
JP2024084469A (ja) | 光ファイバセンサ及びブリルアン周波数シフト測定方法 | |
JP7003807B2 (ja) | 光ファイバ歪み及び温度測定装置並びに光ファイバ歪み及び温度測定方法 | |
JP2002509612A (ja) | 波長測定システム | |
WO2023095661A1 (ja) | 光ファイバ特性測定装置及び光ファイバ特性測定方法 | |
JP2022096792A (ja) | 光ファイバ歪み及び温度測定装置並びに光ファイバ歪み及び温度測定方法 | |
JP2022040695A (ja) | 光ファイバ歪み測定装置及びブリルアン周波数シフトオフセットの調整方法 | |
JP2022042130A (ja) | 光ファイバ歪み測定装置及び波長制御方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20220317 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20230418 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20230619 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20230815 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20230828 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7351365 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |