JPH03120437A - 光導波路の歪または温度の測定方法および装置 - Google Patents
光導波路の歪または温度の測定方法および装置Info
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- JPH03120437A JPH03120437A JP1257123A JP25712389A JPH03120437A JP H03120437 A JPH03120437 A JP H03120437A JP 1257123 A JP1257123 A JP 1257123A JP 25712389 A JP25712389 A JP 25712389A JP H03120437 A JPH03120437 A JP H03120437A
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- Japan
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- optical waveguide
- frequency shift
- temperature
- fiber
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- Testing Of Optical Devices Or Fibers (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、光導波路における歪または温度の測定方法お
よび装置に関するものである。
よび装置に関するものである。
本願出願人は、光導波路の歪または温度の測定方法およ
び装置として、ブリルアン散乱光を利用したものを提案
している（特願昭６３−１０５６０５号、特願昭６３−
１５４８２８号）。この提案のものは、ブリルアン散乱
光の周波数シフトが、光導波路（例えば、光ファイバ）
に加わっている歪または温度に比例して変化することを
利用したものである。すなわち、光導波路に周波数ｆの
光を入射すると、この入射光と光導波路中の音波との相
互作用により、周波数ｆ−ｆｂの光が後方に散乱される
。この散乱光をブリルアン散乱光、ｆｂをブリルアン周
波数シフトと呼ぶ。このｆｂは光導波路に加わっている
歪または周囲温度に比例して変化するので、ｆｂを測定
することにより、歪ないし温度を測定することが可能と
なる（特願昭６３−１０５６０５号）、シかし、このブ
リルアン散乱光は非常に微弱である。
び装置として、ブリルアン散乱光を利用したものを提案
している（特願昭６３−１０５６０５号、特願昭６３−
１５４８２８号）。この提案のものは、ブリルアン散乱
光の周波数シフトが、光導波路（例えば、光ファイバ）
に加わっている歪または温度に比例して変化することを
利用したものである。すなわち、光導波路に周波数ｆの
光を入射すると、この入射光と光導波路中の音波との相
互作用により、周波数ｆ−ｆｂの光が後方に散乱される
。この散乱光をブリルアン散乱光、ｆｂをブリルアン周
波数シフトと呼ぶ。このｆｂは光導波路に加わっている
歪または周囲温度に比例して変化するので、ｆｂを測定
することにより、歪ないし温度を測定することが可能と
なる（特願昭６３−１０５６０５号）、シかし、このブ
リルアン散乱光は非常に微弱である。
そこで、上記入射光に対向して、周波数ｆ−ｆｂのプロ
ーブ光も上記光導波路に入射させると、誘導ブリルアン
散乱が生じるようになり、ｆｂをさらに高精度に測定す
ることも可能となる（特願昭６３−１５４８′２８号）
。
ーブ光も上記光導波路に入射させると、誘導ブリルアン
散乱が生じるようになり、ｆｂをさらに高精度に測定す
ることも可能となる（特願昭６３−１５４８′２８号）
。
しかしながら、上述のブリルアン周波数シフトは歪また
は温度のみならず、光導、波路の構成材料にも依存する
ことが知られている。従って、高精度な歪または温度測
定が要求される場合には、光導波路の構成材料のわずか
なばらつきが問題となってくる。上述の先行技術のさら
に解決すべき点を、数値をあげて以下に説明する。
は温度のみならず、光導、波路の構成材料にも依存する
ことが知られている。従って、高精度な歪または温度測
定が要求される場合には、光導波路の構成材料のわずか
なばらつきが問題となってくる。上述の先行技術のさら
に解決すべき点を、数値をあげて以下に説明する。
まず、光導波路として、コアにＧｅｍ２をドープした、
比屈折率差りが約０．３９６の標準的な光ファイバを例
にとる。この光ファイバのブリルアン周波数シフトｆｂ
（Ｄｓｅ）は、 ｆｂ（Ｄｓｅ）−ｆｂｏ（Ｄ）＋Ｂｅ
（１）ｆｂｏ（Ｄ）＝ ｆｂｏ（Ｄｓ）
−Ａ（ＤｓＤ、） （
２）で表すことができる。ここで、ｆｂｏ（Ｄ）および
ｆｂｏ（Ｄｓ） は、それぞれ、歪ｅ＝ｏ％のときのテ
スト光ファイバおよび基準光ファイバのブリルアン周波
数シフトである。また、Ａは、比屈折率差１％当りのブ
リルアン周波数シフトの減少を表す係数であり、上記フ
ァイバの場合、１．０７ＧＨ２／にであることが知られ
ている。また、Ｂは、歪１％当りのブリルアン周波数シ
フトの増加を表す係数であり、Ｂ ＝ ５７９Ｍ）ｌｚ
／９６であることが知られている。
比屈折率差りが約０．３９６の標準的な光ファイバを例
にとる。この光ファイバのブリルアン周波数シフトｆｂ
（Ｄｓｅ）は、 ｆｂ（Ｄｓｅ）−ｆｂｏ（Ｄ）＋Ｂｅ
（１）ｆｂｏ（Ｄ）＝ ｆｂｏ（Ｄｓ）
−Ａ（ＤｓＤ、） （
２）で表すことができる。ここで、ｆｂｏ（Ｄ）および
ｆｂｏ（Ｄｓ） は、それぞれ、歪ｅ＝ｏ％のときのテ
スト光ファイバおよび基準光ファイバのブリルアン周波
数シフトである。また、Ａは、比屈折率差１％当りのブ
リルアン周波数シフトの減少を表す係数であり、上記フ
ァイバの場合、１．０７ＧＨ２／にであることが知られ
ている。また、Ｂは、歪１％当りのブリルアン周波数シ
フトの増加を表す係数であり、Ｂ ＝ ５７９Ｍ）ｌｚ
／９６であることが知られている。
現在、光通信用に使われている光ファイバの構造パラメ
ータの規格から推定すると、光ファイバの比屈折率差り
は、０．３＊を中心に、約±０．０６％のばらつきがあ
ると考えられる。このばらつきは、上記係数Ａ、Ｂの値
を考慮すると、±６４ＭＨｚのブリルアン周波数シフト
の変化を引き起こし、またそれは、±０．１１％の歪測
定誤差となって現れてくる。もちろん、事前に比屈折率
差りが正確に分かつていれば、この歪測定誤差を無くす
ことが可能であるカミ通常、比屈折率差りの値は未知で
ある。さらに、光ファイバが何本も接続された場合にお
いては、両端以外の光ファイバの比屈折率差りの値は知
る由もない。以上歪測定について説明したが、温度測定
についてもこれと全く同様である。
ータの規格から推定すると、光ファイバの比屈折率差り
は、０．３＊を中心に、約±０．０６％のばらつきがあ
ると考えられる。このばらつきは、上記係数Ａ、Ｂの値
を考慮すると、±６４ＭＨｚのブリルアン周波数シフト
の変化を引き起こし、またそれは、±０．１１％の歪測
定誤差となって現れてくる。もちろん、事前に比屈折率
差りが正確に分かつていれば、この歪測定誤差を無くす
ことが可能であるカミ通常、比屈折率差りの値は未知で
ある。さらに、光ファイバが何本も接続された場合にお
いては、両端以外の光ファイバの比屈折率差りの値は知
る由もない。以上歪測定について説明したが、温度測定
についてもこれと全く同様である。
本発明の目的は、上述の解決すべき課題に鑑みて、光導
波路の構成材料のばらつきが存在する場゛合においても
、高精度に光導波路の歪または温度が測定可能な測定方
法および装置を提供することにある。
波路の構成材料のばらつきが存在する場゛合においても
、高精度に光導波路の歪または温度が測定可能な測定方
法および装置を提供することにある。
上記目的を達成するため、本発明の方法は、テスト光導
波路の歪または温度を、該テスト光導波路中で発生した
ブリルアン散乱光のブリルアン周波数シフトから測定す
る測定方法において、比屈折率差Ｄｓと、歪が雫のとき
の、または温度が基準温度のときのブリルアン周波数シ
フトｆｂｏ（Ｄｓ）があらかじめわかっている基準光導
波路を用意し、該基準光導波路と前記テスト光導波路に
おける後方レーリー散乱光の強度比をＯＴＤＲ法により
測定し、該後方レーリー散乱光の強度比と、歪が雫のと
きの、または温度が予め設定した基準温度のときの前記
ブリルアン周波数シフトｆｂｏ（Ｄｓ） との関係か
ら、歪が雫のときの、または温度が基準温度のときの前
記テスト光導波路のブリルアン周波数シフトｆｂｏ（Ｄ
）を求め、該テスト光導波路のブリルアン周波数シフト
測定値ｆｂ（Ｄｓｅ）と、該ブリルアン周波数シフトｆ
ｂｏ（ａ）の差周波数ｆｂ（Ｄｓｅ）−ｆｂｏ（Ｄ）か
ら、該テスト光導波路の歪または温度を求めるものであ
る。
波路の歪または温度を、該テスト光導波路中で発生した
ブリルアン散乱光のブリルアン周波数シフトから測定す
る測定方法において、比屈折率差Ｄｓと、歪が雫のとき
の、または温度が基準温度のときのブリルアン周波数シ
フトｆｂｏ（Ｄｓ）があらかじめわかっている基準光導
波路を用意し、該基準光導波路と前記テスト光導波路に
おける後方レーリー散乱光の強度比をＯＴＤＲ法により
測定し、該後方レーリー散乱光の強度比と、歪が雫のと
きの、または温度が予め設定した基準温度のときの前記
ブリルアン周波数シフトｆｂｏ（Ｄｓ） との関係か
ら、歪が雫のときの、または温度が基準温度のときの前
記テスト光導波路のブリルアン周波数シフトｆｂｏ（Ｄ
）を求め、該テスト光導波路のブリルアン周波数シフト
測定値ｆｂ（Ｄｓｅ）と、該ブリルアン周波数シフトｆ
ｂｏ（ａ）の差周波数ｆｂ（Ｄｓｅ）−ｆｂｏ（Ｄ）か
ら、該テスト光導波路の歪または温度を求めるものであ
る。
また、本発明の装置は、テスト光導波路の歪または温度
を、該テスト光導波路中で発生したブリルアン散乱光の
ブリルアン周波数シフトから測定する測定装置において
、比屈折率差Ｄｓと、歪が雫のときの、または温度が基
準温度のときのブリルアン周波数シフトｆｂｏ （Ｄｓ
）があらかじめわかっている基準光導波路に接続し、該
基準光導波路と前記テスト光導波路における後方レーリ
ー散乱光の強度比をＯＴＤＲ法により測定する測定手段
と、該測定手段で測定された該後方レーリー散乱光の強
度比と、歪が雫のときの、または温度が予め設定した基
準温度のときの前記ブリルアン周波数シフトｆｂｏｃＤ
ｓ）との関係から、歪が雫のときの、または温度が基準
温度のときの前記テスト光導波路のブリルアン周波数シ
フトｆ ｂｏ （Ｄ）を求め、かつ該テスト光導波路の
ブリルアン周波数シフト測定値ｆｂ（Ｄｓｅ） と、該
ブリルアン周波数シフトｆ ｂｏ （Ｄ）の差周波数ｆ
ｂ（Ｄｓｅ）−ｆｂａ（Ｄ）から、該テスト光導波路の
歪または温度を求める演算手段とを具備するものである
。
を、該テスト光導波路中で発生したブリルアン散乱光の
ブリルアン周波数シフトから測定する測定装置において
、比屈折率差Ｄｓと、歪が雫のときの、または温度が基
準温度のときのブリルアン周波数シフトｆｂｏ （Ｄｓ
）があらかじめわかっている基準光導波路に接続し、該
基準光導波路と前記テスト光導波路における後方レーリ
ー散乱光の強度比をＯＴＤＲ法により測定する測定手段
と、該測定手段で測定された該後方レーリー散乱光の強
度比と、歪が雫のときの、または温度が予め設定した基
準温度のときの前記ブリルアン周波数シフトｆｂｏｃＤ
ｓ）との関係から、歪が雫のときの、または温度が基準
温度のときの前記テスト光導波路のブリルアン周波数シ
フトｆ ｂｏ （Ｄ）を求め、かつ該テスト光導波路の
ブリルアン周波数シフト測定値ｆｂ（Ｄｓｅ） と、該
ブリルアン周波数シフトｆ ｂｏ （Ｄ）の差周波数ｆ
ｂ（Ｄｓｅ）−ｆｂａ（Ｄ）から、該テスト光導波路の
歪または温度を求める演算手段とを具備するものである
。
本発明では、ＯＴＤＲ（０ｐｔｉｃａｌ ｔｉｍｅ ｄ
ｏｍａｉｎｒｅｆｌｅｃｔｏｍｅｔｅｒ ）法により光
導波路のパラメータのばらつきを補正可能にしたので、
高精度な歪、または温度測定が可能である。
ｏｍａｉｎｒｅｆｌｅｃｔｏｍｅｔｅｒ ）法により光
導波路のパラメータのばらつきを補正可能にしたので、
高精度な歪、または温度測定が可能である。
本発明は、光導波路の構成材料の変化と、後方レーリー
散乱光の反射係数の変化の関係を利用することを最も主
要な特徴とする。従って、本発明は、事前に光導波路の
構成材料および各成分を正確に知る必要があった従来技
術とは大きく異なる。
散乱光の反射係数の変化の関係を利用することを最も主
要な特徴とする。従って、本発明は、事前に光導波路の
構成材料および各成分を正確に知る必要があった従来技
術とは大きく異なる。
なお、上述のＯＴＤＲ法は、光導波路中で発生する後方
レーリー散乱光を時間領域で解析を行って検出する測定
法をいい、光パルス試験法とも称されている（たとえば
、Ｍ、に、Ｂａｒｎｏｓｋｉ、ｅｔ ａｌ、。
レーリー散乱光を時間領域で解析を行って検出する測定
法をいい、光パルス試験法とも称されている（たとえば
、Ｍ、に、Ｂａｒｎｏｓｋｉ、ｅｔ ａｌ、。
“０ｐｔｉｃａｌ ｔｉｍｅ ｄｏｍａｉｎ ｒｅｆｌ
ｅｃｔｏｍｅｔｅｒ″Ａｐｐｌ。
ｅｃｔｏｍｅｔｅｒ″Ａｐｐｌ。
Ｏｐｔ、、Ｖｏｌ、１Ｂ、ｐｐ、２３７５〜２３７９．
１９７７参照）。
１９７７参照）。
（実施例）
以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する
。
。
Ω３Ｊｌｉ（Ｆｌｌｌ
第１図（Ａ）〜（Ｄ）は、本発明の実施例１を説明する
ための図であって、ここで１はＯＴＤＲ法による測定装
置（以下、ＯＴＤＲ測定装置と称する）％Ｓは基準ファ
イバ、ｔはテストファイバである。
ための図であって、ここで１はＯＴＤＲ法による測定装
置（以下、ＯＴＤＲ測定装置と称する）％Ｓは基準ファ
イバ、ｔはテストファイバである。
基準ファイバＳは、比屈折率差Ｄ１と、歪が雫のときの
、または温度が基準温度のときのブリルアン周波数シフ
トｆｂｏ （Ｄｓ） とがあらかじめわかっている光導
波路（基準光導波路とする）である。
、または温度が基準温度のときのブリルアン周波数シフ
トｆｂｏ （Ｄｓ） とがあらかじめわかっている光導
波路（基準光導波路とする）である。
ＯＴＤＲ測定装置１はテストファイバｔ（テスト光導波
路）の歪または温度を、そのテストファイバを中で発生
したブリルアン散乱光のブリルアン周波数シフトから測
定する装置である。即ち、このＯＴＤＲ測定装置１は、
基準ファイバＳとテストファイバｔにおける後方レーリ
ー散乱光の強度比をＯＴＤＲ法により測定する測定部と
、この測定部で測定された後方レーリー散乱光の強度比
と、歪が雫のときの、または温度が予め設定した基準温
度のときのブリルアン周波数シフトとの関係（以下、関
係■と称する）から、歪が零または温度が基準温度のと
きのテストファイバｔのブリルアン周波数シフトｆｂｏ
（Ｄ）を演算で求め、そのテストファイバｔのブリルア
ン周波数シフト測定値ｆｂ（Ｄｓｅ）と、上記ブリルア
ン周波数シフトｆｂｏ（Ｄ）の差周波数ｆｂ（Ｄｓｅ）
−ｆｂｏ（Ｄ）から、このテストファイバｔの歪または
温度の測定値を求める演算部とから構成されている。
路）の歪または温度を、そのテストファイバを中で発生
したブリルアン散乱光のブリルアン周波数シフトから測
定する装置である。即ち、このＯＴＤＲ測定装置１は、
基準ファイバＳとテストファイバｔにおける後方レーリ
ー散乱光の強度比をＯＴＤＲ法により測定する測定部と
、この測定部で測定された後方レーリー散乱光の強度比
と、歪が雫のときの、または温度が予め設定した基準温
度のときのブリルアン周波数シフトとの関係（以下、関
係■と称する）から、歪が零または温度が基準温度のと
きのテストファイバｔのブリルアン周波数シフトｆｂｏ
（Ｄ）を演算で求め、そのテストファイバｔのブリルア
ン周波数シフト測定値ｆｂ（Ｄｓｅ）と、上記ブリルア
ン周波数シフトｆｂｏ（Ｄ）の差周波数ｆｂ（Ｄｓｅ）
−ｆｂｏ（Ｄ）から、このテストファイバｔの歪または
温度の測定値を求める演算部とから構成されている。
次に、本実施例１の動作を説明する。
本実施例では、測定に先だって、まず基準ファイバＳと
テストファイバｔとを接続する。第１図（Ａ）はＯＴＤ
Ｒ測定装置１を基準ファイバＳ側に接続した場合を示し
、第１図（Ｂ）はこの場合のＯＴＤＲ測定装置１の信号
光の光強度についての測定波形を示している。また、第
１図（Ｃ）はＯＴＤＲ測定装置１をテストファイバ側ｔ
に接続した場合を示し、第１図（Ｄ）はこの場合のＯＴ
ＤＲ測定装置１の信号光の光強度についての測定波形を
示している。第１図（Ｂ） 、 （Ｄ）において、各フ
ァイバｓ、ｔの接続点（第１図（Ａ） 、 （Ｃ）でｘ
印で示す）における上記測定波形中の信号強度（光強度
）の段差は、接続損失を表わすだけではなく、基準ファ
イバＳとテストファイバｔの構造パラメータの違いによ
る後方レーリー散乱光強度の違いも表わしている。
テストファイバｔとを接続する。第１図（Ａ）はＯＴＤ
Ｒ測定装置１を基準ファイバＳ側に接続した場合を示し
、第１図（Ｂ）はこの場合のＯＴＤＲ測定装置１の信号
光の光強度についての測定波形を示している。また、第
１図（Ｃ）はＯＴＤＲ測定装置１をテストファイバ側ｔ
に接続した場合を示し、第１図（Ｄ）はこの場合のＯＴ
ＤＲ測定装置１の信号光の光強度についての測定波形を
示している。第１図（Ｂ） 、 （Ｄ）において、各フ
ァイバｓ、ｔの接続点（第１図（Ａ） 、 （Ｃ）でｘ
印で示す）における上記測定波形中の信号強度（光強度
）の段差は、接続損失を表わすだけではなく、基準ファ
イバＳとテストファイバｔの構造パラメータの違いによ
る後方レーリー散乱光強度の違いも表わしている。
今、この接続点前後から戻ってきた信号光の強度を、第
１図（Ｂ） 、 （Ｄ）の波形図中に示したように定義
すると、その比は以下の式の通りとなる。
１図（Ｂ） 、 （Ｄ）の波形図中に示したように定義
すると、その比は以下の式の通りとなる。
Ｒ−Ｐ−ｔ／Ｐｓ＊
−ａ ｔＶｔＳｔＴ’／ ａ ｇＶＪｓ
（３）Ｒｔ−Ｐｔｍ／Ｐｔｔ −ａ ｇｖｗｓｇＴ’／ ａ ｔＶｔｓｔ
（４）ここで、αはレーリー散乱損失係数、■は
光フアイバ中の光速、Ｓは光フアイバ中で散乱された光
（レーリー散乱光）の中で、光ファイバの導波モードと
なって後方に伝搬する光電力の割合を表す捕捉係数、Ｔ
は接続部の透過率である。添字ｓ、ｔはそれぞれ基準フ
ァイバ、テストファイバであることを表す。上式（３）
と（４）の比をとると、 Ｒｍ／Ｒｔ−（ａ ｔＶｔＳｔ／ ａ ｇＶｓｓｓ）
２（５）となる。
（３）Ｒｔ−Ｐｔｍ／Ｐｔｔ −ａ ｇｖｗｓｇＴ’／ ａ ｔＶｔｓｔ
（４）ここで、αはレーリー散乱損失係数、■は
光フアイバ中の光速、Ｓは光フアイバ中で散乱された光
（レーリー散乱光）の中で、光ファイバの導波モードと
なって後方に伝搬する光電力の割合を表す捕捉係数、Ｔ
は接続部の透過率である。添字ｓ、ｔはそれぞれ基準フ
ァイバ、テストファイバであることを表す。上式（３）
と（４）の比をとると、 Ｒｍ／Ｒｔ−（ａ ｔＶｔＳｔ／ ａ ｇＶｓｓｓ）
２（５）となる。
さらに、以下のことが知られている。
α、／α−（０，７５’０．４ＳＤｔ）／ （０，７５
÷０．４５Ｄ、） （６）ｖ ｔ ／ ｖ ｓ ＝
（１＋０．０１ Ｄ ｗ ） ／ （１十〇 −０１０
ｔ ） （７）また簡単な計算から次式が導
かれる。
÷０．４５Ｄ、） （６）ｖ ｔ ／ ｖ ｓ ＝
（１＋０．０１ Ｄ ｗ ） ／ （１十〇 −０１０
ｔ ） （７）また簡単な計算から次式が導
かれる。
Ｓｔ／５−＝Ｄｔ／Ｄ−（８）
上式（５） と（８）から、
Ｒｓ／Ｒｔ−（（［１，７５◆０．４５Ｄｔ） （１１
，０１Ｄ−）Ｄｔ／（０，７５＋０．４５Ｄ、） （１
◆０．０１０ｔ）Ｄ、） ” （９）が得られる。上式
（９）は、テスト光ファイバｔの比屈折率差Ｏｔに関す
る２次方程式に帰着する。
，０１Ｄ−）Ｄｔ／（０，７５＋０．４５Ｄ、） （１
◆０．０１０ｔ）Ｄ、） ” （９）が得られる。上式
（９）は、テスト光ファイバｔの比屈折率差Ｏｔに関す
る２次方程式に帰着する。
従って、ＯＴＤＲ測定装置１により、比Ｒａ／Ｒｔを測
定すれば、テスト光ファイバｔの比屈折率差Ｄｔを容易
に求められることがわかる。このようにして求めたＤｔ
を上式（２）のＤに代入することにより、歪が零のとき
のテスト光ファイバｔのブリルアン周波数シフトｆｂｏ
（Ｄｔ）が求まる。すなわち、上式（２） 、 （９）
から、歪が零のときのテスト光ファイバｔのブリルアン
周波数シフトｆｂｏ（Ｏｔ） と、ＯＴＤＲ法により
得られる比Ｒ，／Ｒ１の関係（関係のと称する）が得ら
れる。
定すれば、テスト光ファイバｔの比屈折率差Ｄｔを容易
に求められることがわかる。このようにして求めたＤｔ
を上式（２）のＤに代入することにより、歪が零のとき
のテスト光ファイバｔのブリルアン周波数シフトｆｂｏ
（Ｄｔ）が求まる。すなわち、上式（２） 、 （９）
から、歪が零のときのテスト光ファイバｔのブリルアン
周波数シフトｆｂｏ（Ｏｔ） と、ＯＴＤＲ法により
得られる比Ｒ，／Ｒ１の関係（関係のと称する）が得ら
れる。
この間係■から得られたｆｂｏ（Ｄｔ） と、測定した
テスト光ファイバｔのブリルアン周波数シフトｆ ｂ
（Ｄ ＊ ｅ）を上式（１）に代入することにより、テ
スト光ファイバの歪ｅを求めることができる。
テスト光ファイバｔのブリルアン周波数シフトｆ ｂ
（Ｄ ＊ ｅ）を上式（１）に代入することにより、テ
スト光ファイバの歪ｅを求めることができる。
第２図は、本発明実施例１において、テストファイバｔ
と基準光ファイバＳの比屈折率差りが異なることによる
ブリルアン周波数シフトの差ｆｂｏ（Ｄ）−ｆｂｏ（Ｄ
ｓ）と、比Ｒ，／Ｒｔとの関係を示す図である。本図に
おける実線は、上式（９）および上式（２）から求めた
計算値である。また、黒丸は、０・０．３本前後の標準
的なファイバ、白丸はＤ−０，５に前後のファイバの実
際の測定値である。実験では、Ｄ−０，鮪のファイバを
基準光ファイバＳとした。本図に示すように、計算値と
実験値とは良く一致していることがわかる。この実験結
果から、ＯＴＤＲ法により比Ｒｓ／ｉｔを求めれば、テ
ストファイバｔの比屈折率りのばらつきによるブリルア
ン周波数シフトの変化を補正することが可能であり、よ
って、本実施例１によれば高精度な歪測定ができること
がわかる。
と基準光ファイバＳの比屈折率差りが異なることによる
ブリルアン周波数シフトの差ｆｂｏ（Ｄ）−ｆｂｏ（Ｄ
ｓ）と、比Ｒ，／Ｒｔとの関係を示す図である。本図に
おける実線は、上式（９）および上式（２）から求めた
計算値である。また、黒丸は、０・０．３本前後の標準
的なファイバ、白丸はＤ−０，５に前後のファイバの実
際の測定値である。実験では、Ｄ−０，鮪のファイバを
基準光ファイバＳとした。本図に示すように、計算値と
実験値とは良く一致していることがわかる。この実験結
果から、ＯＴＤＲ法により比Ｒｓ／ｉｔを求めれば、テ
ストファイバｔの比屈折率りのばらつきによるブリルア
ン周波数シフトの変化を補正することが可能であり、よ
って、本実施例１によれば高精度な歪測定ができること
がわかる。
９ｇ
以上の説明は、テスト光ファイバが１本の場合の実施例
についてであった。第３図（Ａ）〜（Ｄ）は、テスト光
ファイバｔが何本も縦方向に直列に接続されたとき、あ
るいは、テスト光ファイバｔのパラメータが長手方向に
変化している場合についての本発明実施例２を説明する
図である。今、接続点（図中、×印）前後から戻ってき
た信号光の強度を、第３図（Ｂ） 、 （Ｄ）に示した
ように定義すると、その比は以下の式の通りとなる。
についてであった。第３図（Ａ）〜（Ｄ）は、テスト光
ファイバｔが何本も縦方向に直列に接続されたとき、あ
るいは、テスト光ファイバｔのパラメータが長手方向に
変化している場合についての本発明実施例２を説明する
図である。今、接続点（図中、×印）前後から戻ってき
た信号光の強度を、第３図（Ｂ） 、 （Ｄ）に示した
ように定義すると、その比は以下の式の通りとなる。
Ｒ１（ｚ） −Ｐａｔ （ｚ）／ｐ＊ｓ＝ ａｔ（ｚ）
ｖｔ（ｚ）Ｓｔ（ｚ）Ｔ’（ｚ）／ａ、ｖ、ｓ、 （１
０）Ｒｔ （ｚ） −Ｐｔｇ／Ｐｔｔ （Ｚ）−ｃｘ＠
ＶｍＳｍＴ”／ｃｘｔ（ｚ＞Ｖｔ（Ｚ）ＳｔＣＺ）
（１１）ここで、２は、テスト光ファイバｔｌ〜ｔｎ
の長手方向に沿った位置座標である＠ Ｑｔ（Ｚ）、Ｖ
ｔ（Ｚ）、５ｔ（Ｚ）は、それぞれ、テスト光ファイバ
ｔ１〜ｔｎの着目する位置２における、レーリー散乱損
失係数、光速、捕捉係数である。また、丁（Ｚ）は基準
光ファイバＳと位置２間の、光信号の透過率を表す、上
式（１０） 、 （１１） と上式（３） 、 （４）
とを比較すると、引数（２）の有無の違いがあるの
みである。すなわち、実施例１で述べた議論が、テスト
光ファイバのあらゆる位置２で有効であることがわかる
。よって、ＯＴＤＲ測定装置１１により比Ｒ＊（ｚ）／
Ｒｔ（ｚ）を求めれば、テストファイバｔ、〜ｔｎの比
屈折率差りのばらつきによるブリルアン周波数シフトの
変化を、すべての位置２において補正することが可能で
あり、よって、高精度な歪測定ができることがわかる。
ｖｔ（ｚ）Ｓｔ（ｚ）Ｔ’（ｚ）／ａ、ｖ、ｓ、 （１
０）Ｒｔ （ｚ） −Ｐｔｇ／Ｐｔｔ （Ｚ）−ｃｘ＠
ＶｍＳｍＴ”／ｃｘｔ（ｚ＞Ｖｔ（Ｚ）ＳｔＣＺ）
（１１）ここで、２は、テスト光ファイバｔｌ〜ｔｎ
の長手方向に沿った位置座標である＠ Ｑｔ（Ｚ）、Ｖ
ｔ（Ｚ）、５ｔ（Ｚ）は、それぞれ、テスト光ファイバ
ｔ１〜ｔｎの着目する位置２における、レーリー散乱損
失係数、光速、捕捉係数である。また、丁（Ｚ）は基準
光ファイバＳと位置２間の、光信号の透過率を表す、上
式（１０） 、 （１１） と上式（３） 、 （４）
とを比較すると、引数（２）の有無の違いがあるの
みである。すなわち、実施例１で述べた議論が、テスト
光ファイバのあらゆる位置２で有効であることがわかる
。よって、ＯＴＤＲ測定装置１１により比Ｒ＊（ｚ）／
Ｒｔ（ｚ）を求めれば、テストファイバｔ、〜ｔｎの比
屈折率差りのばらつきによるブリルアン周波数シフトの
変化を、すべての位置２において補正することが可能で
あり、よって、高精度な歪測定ができることがわかる。
以上、コアにＧｅｍ、をドープした光ファイバを例にと
って説明したが、他のドーパント（Ｐ２Ｏ，、Ｆ。
って説明したが、他のドーパント（Ｐ２Ｏ，、Ｆ。
Ａ Ｉ ２０ ｓ ＊ ’ ２０３．Ｔ ｔｏ ２等）
をドープした場合においても、それに対応した式（６）
および係数Ａ、Ｂを使用すれば、全く同様にして高精度
な歪測定が可能である。また以上の説明では、関係■は
式（２）。
をドープした場合においても、それに対応した式（６）
および係数Ａ、Ｂを使用すれば、全く同様にして高精度
な歪測定が可能である。また以上の説明では、関係■は
式（２）。
（９）から計算により求めたが、この計算の代わりに実
験により直接求めても良いことは言うまでもない、さら
に、本発明は、光ファイバのみならず、平面基板上に作
製した光導波路の歪測定にも応用可能である。
験により直接求めても良いことは言うまでもない、さら
に、本発明は、光ファイバのみならず、平面基板上に作
製した光導波路の歪測定にも応用可能である。
以上の説明は歪の測定に限って説明してきたが、歪ｅを
、基準温度Ｔ、からの温度変化Ｔ−Ｔ、に、係数Ｂを、
温度１℃当りのブリルアン周波数シフトの変化を表す係
数Ｃに、また、ｆｂｏ（Ｄ）を、基準温度時のブリルア
ン周波数シフトに置き換えれば、上記の説明は全て光導
波路の温度測定に関するものとなる。なお、係数Ｃは、
石英系光フアイバ素線の場合は、約Ｉ ＭＨｚ／ｌであ
ることが知られている。
、基準温度Ｔ、からの温度変化Ｔ−Ｔ、に、係数Ｂを、
温度１℃当りのブリルアン周波数シフトの変化を表す係
数Ｃに、また、ｆｂｏ（Ｄ）を、基準温度時のブリルア
ン周波数シフトに置き換えれば、上記の説明は全て光導
波路の温度測定に関するものとなる。なお、係数Ｃは、
石英系光フアイバ素線の場合は、約Ｉ ＭＨｚ／ｌであ
ることが知られている。
以上説明したように、本発明によれば、光導波路の構成
材料の変化と、後方レーリー散乱光の反射係数の変化の
関係を利用して、ＯＴＤＲ法により光導波路のパラメー
タのばらつきを補正可能にしたので、光導波路の構成材
料のばらつきが存在する場合においても、光導波路の歪
または温度が高精度に測定することができる効果が得ら
れる。
材料の変化と、後方レーリー散乱光の反射係数の変化の
関係を利用して、ＯＴＤＲ法により光導波路のパラメー
タのばらつきを補正可能にしたので、光導波路の構成材
料のばらつきが存在する場合においても、光導波路の歪
または温度が高精度に測定することができる効果が得ら
れる。
第１図（＾）〜（Ｄ）は本発明の実施例１を説明する構
成図および測定波形例を示す波形図、第２図はＯＴＤＲ
法により得られる信号強度比と、ブリルアン周波数シフ
トの関係を示す特性図、第３図（Ａ）〜（Ｄ）は本発明
の実施例２を説明する構成図および測定波形例を示す波
形図である。 １．１１−・・ＯＴＤＲ測定装置、 Ｓ・・・基準光ファイバ、 ｔ、ｔｌ、 −−−、ｔｎ・・・テスト光ファイバ。
成図および測定波形例を示す波形図、第２図はＯＴＤＲ
法により得られる信号強度比と、ブリルアン周波数シフ
トの関係を示す特性図、第３図（Ａ）〜（Ｄ）は本発明
の実施例２を説明する構成図および測定波形例を示す波
形図である。 １．１１−・・ＯＴＤＲ測定装置、 Ｓ・・・基準光ファイバ、 ｔ、ｔｌ、 −−−、ｔｎ・・・テスト光ファイバ。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １）テスト光導波路の歪または温度を、該テスト光導波
路中で発生したブリルアン散乱光のブリルアン周波数シ
フトから測定する測定方法において、 比屈折率差Ｄ＿ｓと、歪が雫のときの、または温度が基
準温度のときのブリルアン周波数シフトｆ＿ｂ＿ｏ（Ｄ
＿ｓ）があらかじめわかっている基準光導波路を用意し
、 該基準光導波路と前記テスト光導波路における後方レー
リー散乱光の強度比をＯＴＤＲ法により測定し、 該後方レーリー散乱光の強度比と、歪が零のときの、ま
たは温度が予め設定した基準温度のときの前記ブリルア
ン周波数シフトｆ＿ｂ＿ｏ（Ｄ＿ｓ）との関係から、歪
が零のときの、または温度が基準温度のときの前記テス
ト光導波路のブリルアン周波数シフトｆ＿ｂ＿ｏ（Ｄ）
を求め、 該テスト光導波路のブリルアン周波数シフト測定値ｆ＿
ｂ（Ｄ、ｅ）と、該ブリルアン周波数シフトｆ＿ｂ＿ｏ
（Ｄ）の差周波数ｆ＿ｂ（Ｄ、ｅ）−ｆ＿ｂ＿ｏ（Ｄ）
から、該テスト光導波路の歪または温度を求めることを
特徴とする光導波路の歪または温度の測定方法。 ２）テスト光導波路の歪または温度を、該テスト光導波
路中で発生したブリルアン散乱光のブリルアン周波数シ
フトから測定する測定装置において、 比屈折率差Ｄ＿ｓと、歪が零のときの、または温度が基
準温度のときのブリルアン周波数シフトｆ＿ｂ＿ｏ（Ｄ
＿ｓ）があらかじめわかっている基準光導波路に接続し
、 該基準光導波路と前記テスト光導波路における後方レー
リー散乱光の強度比をＯＴＤＲ法により測定する測定手
段と、 該測定手段で測定された該後方レーリー散乱光の強度比
と、歪が零のときの、または温度が予め設定した基準温
度のときの前記ブリルアン周波数シフトｆ＿ｂ＿ｏ（Ｄ
＿ｓ）との関係から、歪が零のときの、または温度が基
準温度のときの前記テスト光導波路のブリルアン周波数
シフトｆ＿ｂ＿ｏ（Ｄ）を求め、かつ該テスト光導波路
のブリルアン周波数シフト測定値ｆ＿ｂ（Ｄ、ｅ）と、
該ブリルアン周波数シフトｆ＿ｂ＿ｏ（Ｄ）の差周波数
ｆ＿ｂ（Ｄ、ｅ）−ｆ＿ｂ＿ｏ（Ｄ）から、該テスト光
導波路の歪または温度を求める演算手段と を具備することを特徴とする光導波路の歪または温度の
測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1257123A JP2840682B2 (ja) | 1989-10-03 | 1989-10-03 | 光導波路の歪または温度の測定方法および装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1257123A JP2840682B2 (ja) | 1989-10-03 | 1989-10-03 | 光導波路の歪または温度の測定方法および装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03120437A true JPH03120437A (ja) | 1991-05-22 |
| JP2840682B2 JP2840682B2 (ja) | 1998-12-24 |
Family
ID=17302051
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1257123A Expired - Lifetime JP2840682B2 (ja) | 1989-10-03 | 1989-10-03 | 光導波路の歪または温度の測定方法および装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2840682B2 (ja) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5500731A (en) * | 1993-10-29 | 1996-03-19 | Ando Electric Co., Ltd. | Optical time domain reflectometer using ring laser light source |
| US6237421B1 (en) | 1998-06-19 | 2001-05-29 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Apparatus for measuring a characteristic of an object using an optical fiber and light pulses |
| KR20030045248A (ko) * | 2001-12-01 | 2003-06-11 | 엘지전선 주식회사 | 광섬유를 이용한 스트레인 측정 방법 |
| US6698919B2 (en) * | 2001-11-30 | 2004-03-02 | National Chiao Tung University | Method of utilizing a fiber for simultaneously measuring distributed strain and temperature |
| JP2007062778A (ja) * | 2005-08-30 | 2007-03-15 | Yoshino Kogyosho Co Ltd | 注出容器 |
| US7719666B2 (en) | 2004-06-25 | 2010-05-18 | Neubrex Co., Ltd. | Distributed optical fiber sensor |
| JP2010216877A (ja) * | 2009-03-13 | 2010-09-30 | Neubrex Co Ltd | 分布型光ファイバ圧力センサ |
| US20130215926A1 (en) * | 2012-02-17 | 2013-08-22 | Roctest Ltd. | Automated system and method for testing the efficacy and reliability of distributed temperature sensing systems |
| US8547541B2 (en) | 2011-12-15 | 2013-10-01 | Draka Comteq B.V. | Method for the characterization of optical properties of an optical fiber |
| CN106197946A (zh) * | 2016-06-29 | 2016-12-07 | 富通光纤光缆（深圳）有限公司 | 一种光纤检测的方法、设备及系统 |
| JP2019144266A (ja) * | 2012-08-09 | 2019-08-29 | コーニング インコーポレイテッド | 分布ファイバセンサ及びシステムのための２コア光ファイバ |
-
1989
- 1989-10-03 JP JP1257123A patent/JP2840682B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US6698919B2 (en) * | 2001-11-30 | 2004-03-02 | National Chiao Tung University | Method of utilizing a fiber for simultaneously measuring distributed strain and temperature |
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| US8547541B2 (en) | 2011-12-15 | 2013-10-01 | Draka Comteq B.V. | Method for the characterization of optical properties of an optical fiber |
| US20130215926A1 (en) * | 2012-02-17 | 2013-08-22 | Roctest Ltd. | Automated system and method for testing the efficacy and reliability of distributed temperature sensing systems |
| US9574949B2 (en) * | 2012-02-17 | 2017-02-21 | Roctest Ltd | Automated system and method for testing the efficacy and reliability of distributed temperature sensing systems |
| JP2019144266A (ja) * | 2012-08-09 | 2019-08-29 | コーニング インコーポレイテッド | 分布ファイバセンサ及びシステムのための２コア光ファイバ |
| CN106197946A (zh) * | 2016-06-29 | 2016-12-07 | 富通光纤光缆（深圳）有限公司 | 一种光纤检测的方法、设备及系统 |
| CN106197946B (zh) * | 2016-06-29 | 2018-11-23 | 富通光纤光缆（深圳）有限公司 | 一种光纤检测的方法、设备及系统 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2840682B2 (ja) | 1998-12-24 |
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