JP2013152182A - ブリルアン光パルス試験器 - Google Patents

Abstract

【課題】光パルス発生回路を用いることによるブリルアン光パルス試験器のコスト上昇を防ぐ。
【解決手段】光源を試験用パルス光として発光させる光源駆動部と、試験用パルス光を入射し、被測定用光ファイバに導く基準光ファイバと、基準光ファイバおよび被測定用光ファイバからの戻り光とローカル光とをバランス受光するバランス受光回路と、バランス受光回路の出力結果に基づいてブリルアンスペクトルを測定する信号処理部と、測定された基準光ファイバにおけるブリルアンスペクトルを用いて、試験用パルス光のスペクトルを推定する光源スペクトル推定部と、推定された試験用パルス光のスペクトルを用いて、測定された被測定用光ファイバにおけるブリルアンスペクトルを補正するブリルアンスペクトル補正部とを備えたブリルアン光パルス試験器。
【選択図】図１

Description

本発明は、ブリルアン光パルス試験器に関し、特に、光パルス発生回路を用いることによるブリルアン光パルス試験器のコスト上昇を防ぐ技術に関する。

光ファイバに光を入射すると、微小な屈折率の揺らぎ等により、後方散乱光と呼ばれる微弱な光が連続的に戻ってくる。後方散乱光の１つであるブリルアン散乱光は、光ファイバに歪みがあると、その歪みに比例して周波数が変化する性質を有している。この性質を利用して、光ファイバに光パルスを入射し、光ファイバから戻ってくるブリルアン散乱光を測定することで、光ファイバの長手方向の歪みを測定するブリルアン光パルス試験器（BOTDR:Brillouin Optical Time Domain Reflectmeter）が知られている。

ブリルアン光パルス試験器（「ブリルアン光時間領域反射測定装置」とも称される）は、ブリルアン散乱光の周波数の変化を測定することで歪みの大きさを測定し、光が戻ってくるまでの時間により歪みの発生場所を特定する。

ブリルアン散乱光は、温度変化によっても周波数が変化することが知られており、ブリルアン光パルス試験器は、光ファイバ自体をセンサとするため、橋、トンネル、ダム、建物等の構造物や船舶、航空機等の乗物などにおける線的、面的な歪み分布、温度分布のモニタリングシステムへの適用が期待されている。

図９は、従来のブリルアン光パルス試験器の構成例を示すブロック図である。本図に示すように、従来のブリルアン光パルス試験器６００において、レーザダイオード等の光源６１０から出射されたコヒーレント光は、光合分波器６２０に入射し、２つの出射ポートに分割される。一方の出射ポートから出力されたコヒーレント光は、光パルス発生回路６３０において連続光からパルス光に変換される。パルス光は、光増幅器６３２で増幅され、光方向性結合器６３４および光コネクタ６３６を介して、試験用パルス光として被測定用光ファイバ７００に入射される。

被測定用光ファイバ７００からの戻り光は、光コネクタ６３６および光方向性結合器６３４を介してバランス受光回路６４０に入射される。また、バランス受光回路６４０には、光合分波器６２０で分割されたコヒーレント光がローカル光として入射される。

バランス受光回路６４０は、光合分波器６４１、光電変換回路６４２、増幅器６４３を備えており、戻り光とローカル光との合波光を電気信号に変換し、適性レベルに増幅して、ミキサ６５０に出力する。ミキサ６５０に出力される電気信号は、ローカル光（光源６１０）の周波数と戻り光の周波数との差、すなわち、ブリルアン散乱光の周波数シフト量成分を含んでいる。

一般に、ブリルアン散乱光は、被測定用光ファイバ７００に入射されたパルス光の周波数に対して、約１１ＧＨｚの周波数シフトが生じる。この周波数シフト量は、被測定用光ファイバ７００の歪み、温度に応じて線形に変化する。例えば、１％のひずみ量に対して、５００ＭＨｚの周波数シフトが生じる。戻り光が戻る時間は被測定用光ファイバ７００における距離に比例するため、ブリルアン散乱光の周波数シフトの変化を連続的に測定することで、被測定用光ファイバ７００の長手方向の歪み分布、温度分布を算出することができる。

ブリルアン散乱光の周波数シフト量成分を抽出するため、ブリルアン光パルス試験器６００は、制御回路６６１と信号発生回路６６２とからなる信号発生器６６０を備えている。信号発生回路６６２は、制御回路６６１が設定した周波数の信号を発生し、ミキサ６５０に出力する。

バランス受光回路６４０の出力信号と、信号発生器６６０が出力する信号はミキサ６５０で混合され、差分の信号が出力される。信号発生器６６０の制御回路６６１が、ブリルアン散乱光の周波数シフト量近傍の周波数信号を信号発生回路６６２に発生させることで、周波数シフト量成分が直流近傍成分に近づくことになる。

そこで、ミキサ６５０の出力信号を、ローパスフィルタ６７０を通し、増幅器６７２で増幅して信号処理部６７４に入力することで、信号処理部６７４においてブリルアン散乱光を得ることができる。この処理を、信号発生器６６０が出力する信号の周波数を順次変化させてブリルアン散乱光の測定を繰り返すことで、被測定用光ファイバ７００の長手方向のブリルアンスペクトル分布を知ることができ、ブリルアン散乱光の周波数シフトの変化から被測定用光ファイバ７００の長手方向の歪み分布、温度分布を算出することができる。

特開２０００−２９８０７７号公報

従来のブリルアン光パルス試験器６００では、光源６１０が発する連続光を、光パルス発生回路６３０を用いてパルス光に変換している。光パルス発生回路６３０は、高速の電気光学スイッチ、ＬＮ変調器等で構成されており、一般に、非常に高価である。また、光パルス発生回路６３０の消光比（オン時とオフ時の光強度の比）は２０ｄＢ程度であるが、ブリルアン光パルス試験器６００で安定に測定するためには４０ｄＢ以上が必要とされるため、光パルス発生回路６３０を２個直列に使用することもある。このため、ブリルアン光パルス試験器６００のコスト上昇を招いている。

光パルス発生回路６３０を用いることによるコスト上昇を防ぐため、光源を直流駆動ではなく、パルス信号で駆動して直接的にパルス光を生成することが考えられる。

しかしながら、光源をパルス信号で直接駆動すると、パルス形状の駆動電流の変位部分や、光源であるレーザダイオードの過渡現象等により、パルス光に不要なスペクトル成分が含まれたり、発光スペクトルが歪んでしまい、ブリルアン散乱光のスペクトルの測定精度が低下してしまう。

そこで、本発明は、光パルス発生回路を用いることによるブリルアン光パルス試験器のコスト上昇を防ぐことを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明のブリルアン光パルス試験器は、光源を試験用パルス光として発光させる光源駆動部と、前記試験用パルス光を入射し、被測定用光ファイバに導く基準光ファイバと、前記基準光ファイバおよび前記被測定用光ファイバからの戻り光とローカル光とをバランス受光するバランス受光回路と、前記バランス受光回路の出力結果に基づいてブリルアンスペクトルを測定する信号処理部と、測定された前記基準光ファイバにおけるブリルアンスペクトルを用いて、前記試験用パルス光のスペクトルを推定する光源スペクトル推定部と、推定された前記試験用パルス光のスペクトルを用いて、測定された前記被測定用光ファイバにおけるブリルアンスペクトルを補正するブリルアンスペクトル補正部と、を備えたことを特徴とする。
ここで、前記光源スペクトル推定部は、測定された前記基準光ファイバにおけるブリルアンスペクトルと、前記試験用パルス光よりもパルス幅の広いパルスを用いて測定した前記基準光ファイバにおける真値に近いブリルアンスペクトルあるいは、あらかじめ他の方法で求めた真のブリルアンスペクトルとをデコンボリューションすることにより、前記試験用パルス光のスペクトルを推定することができる。
また、前記ブリルアンスペクトル補正部は、推定された前記試験用パルス光のスペクトルと、測定された前記被測定用光ファイバにおけるブリルアンスペクトルとをデコンボリューションすることにより、測定された前記被測定用光ファイバにおけるブリルアンスペクトルを補正することができる。
また、前記光源駆動部は、前記光源を、前記試験用パルス光と、前記試験用パルス光よりもパルス幅の広い長パルス光とを交互に発光させ、前記バランス受光回路は、前記長パルス光を前記ローカル光として用い、前記試験用パルス光による戻り光または前記長パルス光を遅延させて前記バランス受光回路に入力させる光遅延部をさらに備えるようにしてもよい。
このとき、前記バランス受光回路において、前記長パルス光のパルス幅内に前記試験用パルス光による戻り光が収まるように前記長パルス光の発光タイミングを制御するパルスタイミング制御部をさらに備えることができる。
また、前記光源駆動部は、前記試験用パルス光の周波数と、前記長パルス光の周波数とが同一になるように前記光源を発光させることができる。
あるいは、前記光源駆動部は、前記長パルス光の周波数が前記試験用パルス光の周波数よりも、ブリルアン周波数シフト相当分低くあるいは高くなるように前記光源を発光させるようにしてもよい。

本発明によれば、光パルス発生回路を用いることによるブリルアン光パルス試験器のコスト上昇を防ぐことができる。

本実施形態に係るブリルアン光パルス試験器の構成を示すブロック図である。 ブリルアン光パルス試験器における各波形を示すタイミング図である。 パルス駆動する光源スペクトル推定手法について説明する図である。 測定されたブリルアンスペクトルの補正手法について説明する図である。 制御部の１回の測定における動作について説明するフローチャートである。 本実施形態に係るブリルアン光パルス試験器の別構成を示すブロック図である。 本実施形態の変形例を説明する図である。 本実施形態の変形例に係るブリルアン光パルス試験器の構成を示すブロック図である。 従来のブリルアン光パルス試験器の構成例を示すブロック図である。

本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は、本実施形態に係るブリルアン光パルス試験器の構成を示すブロック図である。本図に示すように、ブリルアン光パルス試験器１００は、レーザダイオード等の光源１１０、光源駆動部１１１、光合分波器１２０、光増幅器１２１、光方向性結合器１２２、基準光ファイバ１３０、温度計１３１、光コネクタ１３２、光遅延部１４０、バランス受光回路１５０、信号発生器１６０、ミキサ１７１、ローパスフィルタ１７２、増幅器１７３、信号処理部１７４、制御部１８０を備えている。また、ブリルアン光パルス試験器１００は、光コネクタ１３２を介して、被測定用光ファイバ７００と接続している。

本実施形態では、光源１１０を、連続光ではなく、短パルス光と長パルス光とで交互に発光させる。そして、短パルス光は被測定用光ファイバ７００に入射する試験用光パルスとして用い、長パルス光は戻り光からブリルアン散乱光成分を検出するバランス受光回路１５０のローカル光として用いるようにする。これにより、高価な光パルス発生回路が不要となり、コスト上昇を防ぐことができる。

連続光を発する光源を、パルス光を発する光源１１０とは別に設けて、連続光をバランス受光回路１５０のローカル光として用いるようにしてもよいが、光源が２つ必要になり、その分コストが上昇する。

そこで、本実施形態では、光源１１０に、短パルス光に加えローカル光として用いる長パルス光も発光させる。これにより、１つの光源１１０で、試験用光パルスとローカル光とを得ることができる。長パルス光がバランス受光回路１５０に入射する時間と戻り光がバランス受光回路１５０に入射する時間とのずれは、光遅延部１４０により戻り光を遅延させることで補正する。

短パルス光と長パルス光とを交互に発光させるため、光源駆動部１１１は、短パルス駆動電流ｉ_Sで光源１１０を駆動する短パルス駆動回路１１２と、長パルス駆動電流ｉ_Lで光源１１０を駆動する長パルス駆動回路１１３と、短パルスのパルス幅を可変したり長パルス光生成のタイミング信号を発生するタイミング発生回路１１４とを備えている。

図２（ａ）は、短パルス駆動電流ｉ_Sの出力波形を示し、図２（ｂ）は、長パルス駆動電流ｉ_Lの出力波形を示している。図２（ｃ）は、短パルス駆動電流ｉ_Sおよび長パルス駆動電流ｉ_Lの結果、被測定用光ファイバ７００に入射される入力光信号Ｐ_inの波形を示している。

本図において、短パルス光のパルス幅ｔ_Sは、例えば、数ｎ秒から百ｎ秒程度とすることができる。長パルス光のパルス幅ｔ_Lは、例えば、数μ秒から百μ秒程度とすることができる。このことにより、長パルス光は、線幅が狭く、かつ、周波数が安定したローカル光として使用できる。後述するように、長パルス光のパルス幅ｔ_Lおよび短パルス光からの発光間隔ｔ_offは、被測定用光ファイバ７００の長さに応じて変更する必要があるため、タイミング発生回路１１４が設けられている。また、運用用途に応じて短パルス光のパルス幅ｔ_Sを可変する場合もある。

レーザダイオードの発光周波数は、駆動電流値により制御されるが、本実施形態では、短パルス駆動回路１１２が出力する短パルス駆動電流波高値Ｉ_Sと長パルス駆動回路１１３が出力する長パルス駆動電流波高値Ｉ_Lとは同一値とする。これにより、短パルス光の光周波数と長パルス光の光周波数とは同一となる。

光源１１０から出射されたパルス光は、光合分波器１２０に入射し、２つの出射ポートに分割される。一方の出射ポートから出射されたパルス光は、光増幅器１２１で増幅され、光方向性結合器１２２を介して基準光ファイバ１３０に入射される。基準光ファイバ１３０は、長さが既知で、歪みや温度が安定した光ファイバであり、他端に被測定用光ファイバ７００と接続するための光コネクタ１３２が設けられ、近傍には基準光ファイバ１３０の温度を測定する温度計１３１が配置されている。温度計１３１に代えて、基準光ファイバ１３０を所定温度に保つための温度調整装置を用いてもよい。

被測定用光ファイバ７００からの戻り光は、光コネクタ１３２、基準光ファイバ１３０および光方向性結合器１２２を介してバランス受光回路１５０に入射されるが、本実施形態では、光方向性結合器１２２とバランス受光回路１５０との間に光遅延部１４０が設けられている。光遅延部１４０は、戻り光のバランス受光回路１５０への入射時間を遅らせるものであり、例えば、所定長の光ファイバで構成することができる。

図２（ｄ）は、被測定用光ファイバ７００からの戻り光Ｐ_bの波形を示している。戻り光Ｐ_bは、短パルス光による戻り光である波形Ａと長パルス光による戻り光である波形Ｂとを含んでいるが、測定に用いるのは波形Ａのみである。図２（ｅ）は、光遅延部１４０通過後の戻り光Ｐ_{b_delay}の波形を示している。ここで、光遅延部１４０による戻り光の遅延時間をｔ_delayとする。

また、バランス受光回路１５０には、光合分波器１２０で分割されたパルス光が入射される。入射されるパルス光のうち、長パルス光はローカル光として用いられる。図２（ｆ）は、バランス受光回路１５０に入力される光合分波器１２０で分割されたパルス光の波形を示している。

バランス受光回路１５０は、光合分波器１５１、光電変換回路１５２、増幅器１５３を備えており、光遅延部１４０により遅延された戻り光とローカル光である長パルス光との合波光を電気信号に変換し、適性レベルに増幅して、ミキサ１７１に出力する。ミキサ１７１に出力される電気信号は、ローカル光（光源１１０）の周波数と戻り光の周波数との差、すなわち、ブリルアン散乱光の周波数シフト量成分を含んでいる。

ブリルアン散乱光の周波数シフト量を測定するため、ブリルアン光パルス試験器１００は、制御回路１６１と信号発生回路１６２とからなる信号発生器１６０を備えている。信号発生回路１６２は、制御回路１６１が設定した周波数の信号を発生し、ミキサ１７１に出力する。

バランス受光回路１５０の出力信号と、信号発生器１６０が出力する信号はミキサ１７１で混合され、差分の信号が出力される。信号発生器１６０の制御回路１６１が、ブリルアン散乱光の周波数シフト量近傍の周波数信号を信号発生回路１６２に発生させることで、周波数シフト量成分が直流近傍成分に近づくことになる。

そこで、ミキサ１７１の出力信号をローパスフィルタ１７２で抽出し、増幅器１７３で増幅して信号処理部１７４に入力することで、信号処理部１７４においてブリルアン散乱光を得ることができる。この処理を、信号発生器１６０が出力する信号の周波数を順次変化させてブリルアン散乱光の測定を繰り返すことで、被測定用光ファイバ７００の長手方向のブリルアンスペクトル分布を知ることができ、ブリルアン散乱光の周波数シフトの変化から被測定用光ファイバ７００の長手方向の歪み分布、温度分布を算出することができる。

制御部１８０は、光源駆動部１１１、温度計１３１、信号発生器１６０、信号処理部１７４と通信を行ない、ブリルアン光パルス試験器１００各部の制御を行なう。特に本実施形態では、光源駆動部１１１のパルス発生タイミングの制御を行なうため、制御部１８０は、パルスタイミング制御部１８１を備えている。

図２（ｄ）において、ブリルアン散乱光を測定するために、被測定用光ファイバ７００からの戻り光Ｐ_bの波形Ａと波形Ｂとは重なってはいけない。このため、制御部１８０のパルスタイミング制御部１８１は、図２（ｃ）に示す短パルス発光から長パルス発光までの時間ｔ_offが、ｔ_off＞２ｎＬ／ｃを満たすように、光源駆動部１１１のタイミング発生回路１１４を制御する。ここで、ｎは、被測定用光ファイバ７００のコアの屈折率であり、Ｌは、被測定用光ファイバ７００の長さであり、ｃは、真空中の光速度である。同様に短パルスの間隔Ｔ_testも、長パルスによる戻り光が収束するまでの時間を確保できるように設定する。

また、図２（ｅ）と図２（ｆ）において、バランス受光を行なうために、光遅延部１４０通過後の戻り光Ｐ_{b_delay}の波形Ａが、長パルス光によるローカル光の時間幅ｔ_Lに収まっている必要がある。したがって、制御部１８０のパルスタイミング制御部１８１は、ローカル光の開始（ｔ_off）が波形Ａの開始（ｔ_delay）よりも前となるために、ｔ_off＜ｔ_delayを満たすように光源駆動部１１１のタイミング発生回路１１４を制御する。光遅延部１４０の遅延時間を変更するようにしてもよい。

さらに、制御部１８０のパルスタイミング制御部１８１は、ローカル光の終了（ｔ_off＋ｔ_L）が波形Ａの終了（ｔ_delay＋２ｎＬ／ｃ）よりも後となるために、ｔ_delay＋２ｎＬ／ｃ＜ｔ_off＋ｔ_Lを満たすように光源駆動部１１１のタイミング発生回路１１４を制御する。

本実施形態において、制御部１８０は、以上のようなパルス発光のタイミング制御を行なうのに加え、光源１１０をパルス信号で直接駆動することによる測定精度低下を防ぐ処理も行なう。

すなわち、光源１１０をパルス信号で直接駆動すると、パルス幅が狭いため、パルス形状の駆動電流ｉ_Sの変位部分や、光源１１０の過渡現象により、試験パルス光として用いる短パルス光に不要なスペクトル成分が含まれたり、発光スペクトルが歪んでしまう。そこで、本実施形態において、制御部１８０は、以下に示すような手法によって、光源１１０をパルス信号で直接駆動することによる測定精度低下を防ぐようにしている。

本手法では、まず、光源１１０をパルス信号で直接駆動したときの発光スペクトルを推定する。この処理を行なうため、制御部１８０は、光源スペクトル推定部１８２を備えている。

図３（ａ）に示すように、真のブリルアンスペクトルは、線幅の細い理想的な光源のインパルス応答とみなすことができる。ここで、光周波数νの理想的な光源に対する真のブリルアンスペクトルは、ブリルアン周波数シフト量をν_Bとしてｇ（f-ν+ν_B）と表わすことができる。なお、ブリルアン周波数シフトは上下方向に生じるが、ここでは説明を簡単にするため下側のみに注目する。

図３（ｂ）に示すように、ブリルアン光パルス試験器１００で実際に測定されるブリルアンスペクトルは、パルス駆動の光源１１０のスペクトルと、真のブリルアンスペクトルとの畳み込み（コンボリューション）の結果である。このため、ブリルアン光パルス試験器１００で実際に測定されるブリルアンスペクトルと真のブリルアンスペクトルとをデコンボリューションすることで、光源１１０をパルス信号で直接駆動したときの発光スペクトルを推定することができる。

しかしながら、種々の環境に敷設される被測定用光ファイバ７００を用いて真のブリルアンスペクトルを取得することは困難である。このため、本実施形態では、温度等の管理が容易な基準光ファイバ１３０を用いて、理想的な光源による真のブリルアンスペクトルを取得しておくようにする。そして、図３（ｃ）に示すように、実際に測定された基準光ファイバ１３０のブリルアンスペクトルとのデコンボリューションを行なうことで、光源１１０をパルス信号で直接駆動したときの発光スペクトルを推定することができる。

光源１１０をパルス信号で直接駆動したときの推定発光スペクトルが得られると、図４に示すように、実際に測定された被測定用光ファイバ７００のブリルアンスペクトルとのデコンボリューションを行なうことで、被測定用光ファイバ７００における真のブリルアンスペクトルｇ（f-ν+ν_B）を得ることができる。これにより、光源１１０からの試験用パルス光が不要なスペクトル成分を含んでいたり、歪んだスペクトルであっても、ブリルアン散乱光の測定精度低下を防ぐことができる。この処理を行なうため、制御部１８０は、ブリルアンスペクトル補正部１８３を備えている。

なお、ブリルアン光パルス試験器の空間分解能は、試験パルス光幅に依存するが、従来、高分解能を得るために、試験パルス光幅を数ｎ秒とすると、光源のスペクトル幅が広くなり、得られるブリルアンスペクトルも広がって空間分解能の上限が１ｍ程度にとどまるという制限事項があった。上述の被測定用光ファイバ７００における真のブリルアンスペクトルを得る手法を適用することにより、この制限を回避することも期待できる。

図５は、制御部１８０の１回の測定における動作を説明するフローチャートである。まず、制御部１８０は、基準光ファイバ１３０の真のブリルアンスペクトルを取得する（Ｓ１０１）。例えば、パルス幅を１００ｎ秒程度以上に広げ、光源１１０のスペクトル線幅が狭く、かつ、周波数が安定した状態で基準光ファイバ１３０のブリルアンスペクトルを測定し、測定されたブリルアンスペクトルを基準光ファイバ１３０の真のブリルアンスペクトルとして採用することができる。なお、基準光ファイバ１３０の長さは、このときに用いた光パルス幅に相当する長さ以上とする。

これは、光源１１０の線幅が、例えば、数ＭＨｚ以下と狭く、また、パルス幅が、１００ｎ秒より広くなれば、光源のスペクトルの不要成分や歪みが少なくなり、測定されたブリルアンスペクトルが真のブリルアンスペクトルに近づくためである。この際、温度計１３１の測定結果に応じた温度補正を行なうようにする。もちろん、他の方法により基準光ファイバ１３０の真のブリルアンスペクトルを取得するようにしてもよい。

次に、実際の短パルス光、すなわち試験用パルス光を用いて、基準光ファイバ１３０のブリルアンスペクトルを取得する（Ｓ１０２）。そして、基準光ファイバ１３０の真のブリルアンスペクトルと試験用パルス光によるブリルアンスペクトルとをデコンボリューションすることにより、パルス駆動光源のスペクトルを推定する（Ｓ１０３）。

以降は、試験用パルス光による測定を実施して（Ｓ１０４）、被測定用光ファイバ７００のブリルアンスペクトルを取得し（Ｓ１０５）、各位置におけるブリルアンスペクトルとパルス駆動光源の推定スペクトルとをデコンボリューションすることによる補正処理（Ｓ１０６）を行なう。

なお、図５に示した例では、毎測定時に、Ｓ１０１からＳ１０３の処理を行なうようにしているが、１度得られたパルス駆動光源のスペクトルを、その後の測定で固定的に用いるようにしてもよい。

上述の実施形態では、光遅延部１４０を光方向性結合器１２２とバランス受光回路１５０との間に配置し、戻り光を遅延させるようにしていたが、図６に示すように、光遅延部１４０を光合分波器１２０とバランス受光回路１５０との間に配置し、ローカル光として用いる長パルス光を遅延させるようにしてもよい。この場合も、制御部１８０のパルスタイミング制御部１８１は、短パルス光による戻り光の波形が、光遅延部１４０通過後の長パルス光によるローカル光の時間幅に収まるように光源駆動部１１１のタイミング発生回路１１４を制御する。

また、上述の実施形態では、短パルス駆動回路１１２が出力する短パルス駆動電流波高値Ｉ_Sと長パルス駆動回路１１３が出力する長パルス駆動電流波高値Ｉ_Lとは同一値として、短パルス光の光周波数と長パルス光の光周波数とが同一となるようにしている。しかしながら、実際上、短パルス光の光周波数と長パルス光の光周波数とを同一とするのは容易ではない。

このため、基準光ファイバ１３０のブリルアン周波数シフト量の温度特性をあらかじめ取得しておき、温度計１３１の測定温度におけるブリルアン周波数シフト量の推定値と、処理（Ｓ１０１）で取得した基準光ファイバ１３０の真のブリルアンスペクトルのシフト量とが同一となるように、短パルス駆動電流波高値Ｉ_Sと長パルス駆動電流波高値Ｉ_Lとを調整するようにしてもよい。これにより、短パルス光の光周波数と長パルス光の光周波数とを同一とする作業が簡易化される。

次に、本実施形態の変形例について説明する。上述の実施形態では、短パルス駆動回路１１２が出力する短パルス駆動電流波高値Ｉ_Sと長パルス駆動回路１１３が出力する長パルス駆動電流波高値Ｉ_Lとが同一、すなわち、短パルス光の光周波数と長パルス光の光周波数とが同一であることを前提としていた。これに対して、変形例では、短パルス駆動回路１１２が出力する短パルス駆動電流波高値Ｉ_Sと長パルス駆動回路１１３が出力する長パルス駆動電流波高値Ｉ_Lとを意図的に異なる値として、短パルス光の光周波数と長パルス光の光周波数とを異ならせる。

例えば、図７（ａ）に示すように、短パルス駆動電流ｉ_Sの波高値がＩ_Sのとき、試験パルス周波数がν_Sであったとすると、ブリルアン散乱光周波数ν_Bは、（ν_S−約１１ＧＨｚ）となる。これに対し、長パルス駆動電流ｉ_Lの波高値をＩ_SよりもΔＩ小さいＩ_Lとすると、ローカル光周波数ν_Lは、ν_SよりもΔＩに応じた周波数Δν分小さい値となる。

例えば、ΔＩを５０ｍＡとすると、Δνは５ＧＨｚ程度となる。この場合、試験パルス光とローカル光とブリルアン散乱光のスペクトルは、図７（ｂ）に示すような関係となる。すなわち、試験パルス光スペクトルの約５ＧＨｚ下にローカル光スペクトルが形成され、さらに、約６ＧＨｚ下にブリルアン散乱光スペクトルが形成される。したがって、バランス受光回路１５０から出力されるブリルアン周波数シフト量成分は、６ＧＨｚ程度となり、上述の実施形態の１１ＧＨｚよりも低い帯域となる。このため、後段の装置への要求スペックを低下させることができ、一層コスト低減を実現することができるようになる。

さらに、ΔＩを１００ｍＡとすると、Δνは１１ＧＨｚ程度となる。この場合、試験パルス光とローカル光とブリルアン散乱光のスペクトルは、図７（ｃ）に示すような関係となる。すなわち、試験パルス光スペクトルの約１１ＧＨｚ下にローカル光スペクトルとブリルアン散乱光スペクトルとが形成される。したがって、ホモダイン検波が実現でき、バランス受光回路１５０から出力されるブリルアン周波数シフト量成分は、直流近傍成分に近い帯域となる。このため、信号処理部１７４で直接処理することが可能となり、図８に示すように、ミキサ１７１、信号発生器１６０が不要となる。この結果、ブリルアン光パルス試験器１００のさらなるコスト低減を実現することができるようになる。

１００…ブリルアン光パルス試験器、１１０…光源、１１１…光源駆動部、１１２…短パルス駆動回路、１１３…長パルス駆動回路、１１４…タイミング発生回路、１２０…光合分波器、１２１…光増幅器、１２２…光方向性結合器、１３０…基準光ファイバ、１３１…温度計、１３２…光コネクタ、１４０…光遅延部、１５０…バランス受光回路、１５１…光合分波器、１５２…光電変換回路、１５３…増幅器、１６０…信号発生器、１６１…制御回路、１６２…信号発生回路、１７１…ミキサ、１７２…ローパスフィルタ、１７３…増幅器、１７４…信号処理部、１８０…制御部、１８１…パルスタイミング制御部、１８２…光源スペクトル推定部、１８３…ブリルアンスペクトル補正部、６００…ブリルアン光パルス試験器、６１０…光源、６２０…光合分波器、６３０…光パルス発生回路、６３４…光方向性結合器、６３６…光コネクタ、６４０…バランス受光回路、６４１…光合分波器、６４２…光電変換回路、６４３…増幅器、６５０…ミキサ、６６０…信号発生器、６６１…制御回路、６６２…信号発生回路、６７０…ローパスフィルタ、６７２…増幅器、６７４…信号処理部、７００…被測定用光ファイバ

Claims (7)

1. 光源を試験用パルス光として発光させる光源駆動部と、
   前記試験用パルス光を入射し、被測定用光ファイバに導く基準光ファイバと、
   前記基準光ファイバおよび前記被測定用光ファイバからの戻り光とローカル光とをバランス受光するバランス受光回路と、
   前記バランス受光回路の出力結果に基づいてブリルアンスペクトルを測定する信号処理部と、
   測定された前記基準光ファイバにおけるブリルアンスペクトルを用いて、前記試験用パルス光のスペクトルを推定する光源スペクトル推定部と、
   推定された前記試験用パルス光のスペクトルを用いて、測定された前記被測定用光ファイバにおけるブリルアンスペクトルを補正するブリルアンスペクトル補正部と、
   を備えたことを特徴とするブリルアン光パルス試験器。
2. 前記光源スペクトル推定部は、
   測定された前記基準光ファイバにおけるブリルアンスペクトルと、前記試験用パルス光よりもパルス幅の広いパルスを用いて測定した前記基準光ファイバにおけるブリルアンスペクトルとをデコンボリューションすることにより、前記試験用パルス光のスペクトルを推定することを特徴とする請求項１に記載のブリルアン光パルス試験器。
3. 前記ブリルアンスペクトル補正部は、
   推定された前記試験用パルス光のスペクトルと、測定された前記被測定用光ファイバにおけるブリルアンスペクトルとをデコンボリューションすることにより、測定された前記被測定用光ファイバにおけるブリルアンスペクトルを補正することを特徴とする請求項１または２に記載のブリルアン光パルス試験器。
4. 前記光源駆動部は、前記光源を、前記試験用パルス光と、前記試験用パルス光よりもパルス幅の広い長パルス光とを交互に発光させ、
   前記バランス受光回路は、前記長パルス光を前記ローカル光として用い、
   前記試験用パルス光による戻り光または前記長パルス光を遅延させて前記バランス受光回路に入力させる光遅延部をさらに備えたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のブリルアン光パルス試験器。
5. 前記バランス受光回路において、前記長パルス光のパルス幅内に前記試験用パルス光による戻り光が収まるように前記長パルス光の発光タイミングを制御するパルスタイミング制御部をさらに備えたことを特徴とする請求項４に記載のブリルアン光パルス試験器。
6. 前記光源駆動部は、前記試験用パルス光の周波数と、前記長パルス光の周波数とが同一になるように前記光源を発光させることを特徴とする請求項４または５に記載のブリルアン光パルス試験器。
7. 前記光源駆動部は、前記長パルス光の周波数が前記試験用パルス光の周波数よりも、ブリルアン周波数シフト相当分低くあるいは高くなるように前記光源を発光させることを特徴とする請求項４または５に記載のブリルアン光パルス試験器。