JPH1048065A

JPH1048065A - Method and apparatus for measuring Brillouin frequency shift distribution

Info

Publication number: JPH1048065A
Application number: JP8202190A
Authority: JP
Inventors: Tsuneo Horiguchi; 常雄堀口; Toshio Kurashima; 利雄倉嶋; Chikashi Izumida; 史泉田
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: NTT Inc
Priority date: 1996-07-31
Filing date: 1996-07-31
Publication date: 1998-02-20
Anticipated expiration: 2016-07-31
Also published as: JP3377067B2

Abstract

(57)【要約】【課題】ＢＯＴＤＡ法におけるブリルアン周波数シフ
ト分布の測定精度を向上させる。【解決手段】光ファイバ４の一端からパルス光の第１
光を入射し、他端から第２光を入射し、両光の周波数差
Δνを−ν_B（ν_Bは光ファイバのブリルアン周波数シ
フト）の近傍値に設定する。第２光のパワー減衰量であ
るＢＯＴＤＡ信号を第１光フィルタ８等を介して取り出
しＳ_B（ｔ，Δν）としてディジタル信号処理装置１８
に入力する。第１光による後方レイリー散乱光を第２光
フィルタ１３等を介して取り出しＳ_Ray（ｔ_Ray，Δ
ν）として処理装置に入力する。処理装置は、Ｓ_BとＳ
_Rayを位置ｚの関数Ｐ_B、Ｐ_Rayに変換し、ＢＹＲ
（ｚ，Δν）＝Ｐ_B（ｚ，Δν）／Ｐ_Ray（ｚ，Δν）
を計算する。以上の測定をΔνを変化させて実施して各
位置ｚにおいてＢＹＲ（ｚ，Δν）の値を最大とする｜
Δν｜の値、すなわちブリルアン周波数シフトν
_B（ｚ）を求める。 (57) [Problem] To improve the measurement accuracy of Brillouin frequency shift distribution in the BOTDA method. A first pulsed light from one end of an optical fiber (4).
Light is incident, the second light is incident from the other end, and the frequency difference Δν between the two lights is set to a value near −ν _B (ν _B is the Brillouin frequency shift of the optical fiber). A BOTDA signal, which is the amount of power attenuation of the second light, is taken out via the first optical filter 8 and the like, and is taken as S _B (t, Δν) as a digital signal processor 18.
To enter. The backward Rayleigh scattered light by the first light is extracted through the second optical filter 13 and the like, and S _Ray (t _Ray , Δ
ν). The processing devices are S _B and S
_Ray converting function P _B position z, the P _Ray, BYR
(Z, Δν) = P _B (z, Δν) / P _Ray (z, Δν)
Is calculated. The above measurement is performed while changing Δν to maximize the value of BYR (z, Δν) at each position z |
The value of Δν |, that is, the Brillouin frequency shift ν
_{Find B} (z).

Description

DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【０００１】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、光ファイバをセン
サとして用いて温度分布等を計測する際に使用される光
ファイバのブリルアン周波数シフト分布の測定方法およ
び測定装置に関し、特にそれらの高性能化に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method and apparatus for measuring the Brillouin frequency shift distribution of an optical fiber used when measuring a temperature distribution or the like using an optical fiber as a sensor, and more particularly to improving the performance thereof. About.

【０００２】[0002]

【従来の技術】光ファイバに可視部の光を入射すると、
入射角に対して９０°以上の角度で散乱する後方散乱光
が発生する。この後方散乱光のスペクトルを測定する
と、散乱光には主に３つの成分が含まれていることが分
かる。それは、レイリー散乱光、ラマン散乱光、ブリル
アン散乱光である。レイリー散乱光は、光ファイバガラ
スの微少な屈折率の揺らぎにより生じるものであり、そ
の波長は入射光と同一である。一方、ラマンおよびブリ
ルアン散乱はそれぞれ光学的フォノンおよび音響的フォ
ノンとの非線形相互作用による非弾性散乱であり、その
波長は入射光とは異なったものとなる。ラマン散乱で
は、その周波数シフトは約１３ＴＨｚ（波長で約１００
ｎｍ）と比較的大きいが、ブリルアン散乱の場合にはそ
の周波数シフトは約１０ＧＨｚ（波長換算で約０．１ｎ
ｍ）と小さい。2. Description of the Related Art When light in the visible part is incident on an optical fiber,
Backscattered light scattered at an angle of 90 ° or more with respect to the incident angle is generated. When the spectrum of the backscattered light is measured, it is understood that the scattered light mainly includes three components. They are Rayleigh scattered light, Raman scattered light, and Brillouin scattered light. Rayleigh scattered light is generated by minute fluctuations in the refractive index of optical fiber glass, and its wavelength is the same as that of incident light. On the other hand, Raman and Brillouin scattering are inelastic scattering due to nonlinear interaction with optical phonons and acoustic phonons, respectively, and their wavelengths are different from the incident light. In Raman scattering, the frequency shift is about 13 THz (about 100
nm), but the frequency shift is about 10 GHz (about 0.1 n in terms of wavelength) in the case of Brillouin scattering.
m) and small.

【０００３】これらの散乱光のうち、ブリルアン散乱が
最近特に注目を集めている。その理由は、ブリルアン周
波数シフトは歪みおよび温度依存性を有するため、これ
を利用して歪みと温度のセンシング（検出）が可能とな
るからである。光ファイバの長さ方向の各位置ｚにおけ
るブリルアン周波数シフトを測定すれば、歪みと温度の
分布のセンシングが可能となる。これを可能とする方法
としてＢＯＴＤＡ（Brillouin Optical Fiber Time-Dom
ain Analysis；ブリルアン光時間領域解析) が知られて
いる。[0003] Among these scattered lights, Brillouin scattering has recently attracted particular attention. The reason is that since the Brillouin frequency shift has distortion and temperature dependence, it is possible to sense (detect) distortion and temperature using this. Measuring the Brillouin frequency shift at each position z in the length direction of the optical fiber enables sensing of strain and temperature distribution. BOTDA (Brillouin Optical Fiber Time-Dom)
ain Analysis (Brillouin light time domain analysis) is known.

【０００４】ＢＯＴＤＡでは、パルス光である第１の光
と、それとは別の第２の光を光ファイバ中で対向して伝
搬させる。いま、第１の光の周波数ν１と第２の光の周
波数ν２の差Δν＝ν１−ν２を光ファイバのブリルア
ン周波数シフトν_Bの近傍値に一致させたとする。この
状態で第１の光と第２の光が光ファイバ中で出会ったと
き、ブリルアン効果により第２の光のパワーは増加す
る。ＢＯＴＤＡではこの増加量を測定すべき信号とみな
す（この方法を、説明の便宜上ブリルアン利得法と呼ぶ
ことにする）。[0004] In BOTDA, a first light, which is a pulsed light, and a second light, which is different from the first light, are propagated in the optical fiber so as to face each other. Now, assume that match the frequency .nu.1 of the first optical difference Δν = ν1-ν2 frequency .nu.2 of the second light in the vicinity value of the Brillouin frequency shift [nu _B of the optical fiber. In this state, when the first light and the second light meet in the optical fiber, the power of the second light increases due to the Brillouin effect. BOTDA regards this increase as a signal to be measured (this method will be referred to as the Brillouin gain method for convenience of explanation).

【０００５】ブリルアン利得法では、その信号（第２の
光の増加量）のパワー（強度）を、第１の光が光ファイ
バに入射してから、第１の光と第２の光が出会い、第１
の光により増幅された第２の光が、第１の光が光ファイ
バに入射した点に到達するまでの遅延時間ｔの関数とし
て測定し、その測定値をＳ_B（ｔ，Δν）とする。さら
にＳ_B（ｔ，Δν）を、種々のΔνについて測定し、デ
ータ群｛Ｓ_B（ｔ，Δν）；Δν｝を得る。ここで遅延
時間ｔは、光ファイバの長さ方向に沿った位置座標ｚと
次の関係がある。In the Brillouin gain method, the power (intensity) of the signal (the amount of increase in the second light) is determined by the first light and the second light meeting after the first light enters the optical fiber. , First
Is measured as a function of the delay time t until the second light reaches the point where the first light enters the optical fiber, and the measured value is defined as S _B (t, Δν). . Further, S _B (t, Δν) is measured for various Δν to obtain a data group {S _B (t, Δν); Δν}. Here, the delay time t has the following relationship with the position coordinate z along the length direction of the optical fiber.

【０００６】[0006]

【数１】ｔ＝（１／Ｖ₁＋１／Ｖ₂）ｚ（１）ここで、Ｖ₁およびＶ₂はそれぞれ第１および第２の光
の、光ファイバ中での速度である。そこで、上記データ
群｛Ｓ_B（ｔ，Δν）；Δν｝において、ｔを固定し
て、Ｓ_B（ｔ，Δν）を最大にするΔνを求めると、そ
れは式（１）で表される光ファイバの長さ方向の位置ｚ
におけるブリルアン周波数シフトと一致する。すなわ
ち、ブリルアン周波数シフト分布ν_B（ｚ）が求まるこ
とになる。T = (1 / V ₁ + 1 / V ₂ ) z (1) where V ₁ and V ₂ are the velocities of the first and second lights, respectively, in the optical fiber. Then, in the above data group {S _B (t, Δν); Δν}, when t is fixed and Δν that maximizes S _B (t, Δν) is obtained, it is represented by the light represented by the formula (1). Fiber length position z
With the Brillouin frequency shift at. That is, the Brillouin frequency shift distribution ν _B (z) is obtained.

【０００７】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ブリルアン利得法による測定方法には次のような問題点
がある。すなわち、大きな信号を得ようとして、第１あ
るいは第２の光のパワーを上げると、第１のパルスの光
はブリルアン効果による第２の光との相互作用により、
光ファイバを伝搬するにつれ、自らのエネルギーを失
う。その結果、たとえ光ファイバの損失が無視できるほ
ど小さい場合でも、光ファイバの遠端付近では、第１の
パルスの光は減衰してしまう。また、この減衰量は、光
周波数差Δνに依存して異なる。However, the above-described measurement method using the Brillouin gain method has the following problems. That is, when the power of the first or second light is increased to obtain a large signal, the light of the first pulse is interacted with the second light by the Brillouin effect,
As they propagate through the optical fiber, they lose their energy. As a result, even when the loss of the optical fiber is negligibly small, the light of the first pulse is attenuated near the far end of the optical fiber. The amount of attenuation differs depending on the optical frequency difference Δν.

【０００８】このことは、光周波数差Δνが、ブリルア
ン周波数シフトν_Bに一致するか、あるいはそれに近い
場合のみ、ブリルアン効果が起きることを考えれば、容
易に理解できよう。したがって、光ファイバ遠端付近の
光ファイバ区間（この区間の座標を［ｚ_m，ｚ_m＋ｄ
ｚ］とする）に入射する第１の光パワー、すなわち区間
［ｚ_m−ｄｚ，ｚ_m］を伝搬する第１の光パワーは、光
周波数差Δν依存性がある。よって、この区間［ｚ_m−
ｄｚ，ｚ_m］を伝搬する第１の光のパワーのΔν依存性
を考慮せずに、ただ単純に区間［ｚ_m，ｚ_m＋ｄｚ］か
らの信号Ｓ_B（ｔ_m，Δν）（ここでｔ_mとｚ_mは、式
（１）の関係で結ばれている）を最大とするΔνを、区
間［ｚ_m，ｚ_m＋ｄｚ］におけるブリルアン周波数シフ
トν_Bとみなすと、その測定値には非常に大きな誤差を
伴うという結果になってしまう。This can be easily understood by considering that the Brillouin effect occurs only when the optical frequency difference Δν is equal to or close to the Brillouin frequency shift ν _B. Therefore, an optical fiber section near the far end of the optical fiber (coordinates of this section are [z _m , z _m + d
z]), that is, the first optical power propagating in the section [z _m −dz, z _m ] has an optical frequency difference Δν dependency. Therefore, this section [z _m −
dz, z _m ], without considering the Δν dependence of the power of the first light propagating in the first light, the signal S _B (t _m , Δν) from the interval [z _m , z _m + dz] (here, t _m and z _m are connected according to the relationship of equation (1)), and assuming that Δν is the Brillouin frequency shift ν _B in the section [z _m , z _m + dz], the measured value becomes This results in a very large error.

【０００９】以上、ブリルアン利得法の問題点を説明し
た。ＢＯＴＤＡには、それと対になる、ブリルアン損失
法というものもある。ブリルアン損失法の場合は、第１
の光の周波数ν１と第２の光の周波数ν２の差Δν＝ν
１−ν２を−ν_Bの近傍値に一致させる（Δν〜−
ν_B）。この状態で第１の光と第２の光が光ファイバ中
で出会ったとき、ブリルアン効果により第２の光のパワ
ーは減衰する。ブリルアン損失法ではこの減衰量を測定
すべき信号とみなす。その後の測定手順は、ブリルアン
利得法の場合と全く変わらない。すなわち、この信号の
パワーを、第１の光が光ファイバに入射してから、第１
の光と第２の光が出会い、第１の光により減衰した第２
の光が、第１の光が光ファイバに入射した点に到達する
までの遅延時間ｔの関数として測定し、それをＳ
_B（ｔ，Δν）とする。さらにＳ_B（ｔ，Δν）を、種
々のΔνについて測定し、データ群｛Ｓ_B（ｔ，Δ
ν）；Δν｝を得る。そして、データ群｛Ｓ_B（ｔ，Δ
ν）；Δν｝において、ｔを固定して、Ｓ_B（ｔ，Δ
ν）を最大にするΔνを求めると、それは式（１）で表
される光ファイバの長さ方向の位置ｚにおけるブリルア
ン周波数シフトと一致する。すなわち、ブリルアン周波
数シフト分布ν_B（ｚ）が求まることになる。The problem of the Brillouin gain method has been described above. BOTDA also has a companion Brillouin loss method. In the case of the Brillouin loss method, the first
Δν = ν between the frequency ν1 of the second light and the frequency ν2 of the second light
Match 1-.nu.2 near value -ν _B (Δν~-
ν _B ). In this state, when the first light and the second light meet in the optical fiber, the power of the second light is attenuated by the Brillouin effect. In the Brillouin loss method, this attenuation is regarded as a signal to be measured. The subsequent measurement procedure is no different from the Brillouin gain method. That is, the power of this signal is changed to the first power after the first light enters the optical fiber.
And the second light meet, and the second light attenuated by the first light
Is measured as a function of the delay time t until it reaches the point where the first light is incident on the optical fiber, and is measured by S
_B (t, Δν). Further, S _B (t, Δν) was measured for various Δν, and the data group ｛S _B (t, Δ
ν); Δν｝ is obtained. Then, the data group ｛S _B (t, Δ
ν); Δν｝, with t fixed, S _B (t, Δ
When Δν that maximizes ν) is obtained, it matches the Brillouin frequency shift at the position z in the length direction of the optical fiber represented by Expression (1). That is, the Brillouin frequency shift distribution ν _B (z) is obtained.

【００１０】ブリルアン損失法がブリルアン利得法と異
なる点は、ブリルアン利得法では、上述のように、大き
な信号を得ようとして、第１あるいは第２の光のパワー
を上げると、第１のパルスの光はブリルアン効果による
第２の光との相互作用により、光ファイバを伝搬するに
つれ、自らのエネルギーを失ってしまうが、ブリルアン
損失法では、逆に第１のパルスの光はブリルアン効果に
より第２の光からエネルギーを得ることである。すなわ
ち、信号パワーの点では、ブリルアン損失法の方がブリ
ルアン利得法よりも優れているといえる。しかしなが
ら、ブリルアン損失法もブリルアン利得法の場合と同様
に、光ファイバ遠端付近の光ファイバ区間［ｚ_m，ｚ_m
＋ｄｚ］に入射する第１の光のパワー、すなわち区間
［ｚ_m−ｄｚ，ｚ_m］を伝搬する第１の光のパワーは、
光周波数差Δν依存性がある。従って、これを補正しな
い限り、ブリルアン利得法の場合と同様に、高精度なブ
リルアン周波数シフト分布ν_B（ｚ）の測定はできな
い。[0010] The Brillouin loss method is different from the Brillouin gain method in that the Brillouin gain method increases the power of the first or second light in order to obtain a large signal as described above. The light loses its own energy as it propagates through the optical fiber due to the interaction with the second light due to the Brillouin effect. However, according to the Brillouin loss method, the light of the first pulse is conversely lost due to the Brillouin effect. To get energy from the light. That is, it can be said that the Brillouin loss method is superior to the Brillouin gain method in terms of signal power. However, in the Brillouin loss method, as in the case of the Brillouin gain method, the optical fiber section near the far end of the optical fiber [z _m , z _m
+ Dz], that is, the power of the first light propagating in the section [z _m −dz, z _m ] is
There is an optical frequency difference Δν dependency. Therefore, unless this is corrected, highly accurate measurement of the Brillouin frequency shift distribution ν _B (z) cannot be performed as in the case of the Brillouin gain method.

【００１１】本発明の目的は、上記のような従来技術の
状況に鑑み、ＢＯＴＤＡ法におけるブリルアン周波数シ
フト分布の測定精度を向上させることを図ったブリルア
ン周波数シフト分布測定方法およびその方法を実施する
測定装置を提供することにある。An object of the present invention is to provide a Brillouin frequency shift distribution measuring method for improving the Brillouin frequency shift distribution measuring accuracy in the BOTDA method and a measuring method for implementing the method, in view of the above-mentioned state of the art. It is to provide a device.

【００１２】[0012]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明によるブリルアン周波数シフト分布測定方法
は、ブリルアン効果による第２の光の増加量である上述
の信号（以下、ＢＯＴＤＡ信号と呼ぶ）を測定するだけ
でなく、後方レイリー散乱光あるいは後方ラマン散乱光
をも測定し、この測定データを使用してＢＯＴＤＡ信号
を補正することで、ＢＯＴＤＡ法におけるブリルアン周
波数シフト分布の測定精度を向上させる。In order to achieve the above object, the Brillouin frequency shift distribution measuring method according to the present invention employs the above-mentioned signal (hereinafter referred to as a BOTDA signal) which is the amount of increase in the second light due to the Brillouin effect. Not only is measured, but also backward Rayleigh scattered light or backward Raman scattered light is measured, and the BOTDA signal is corrected using this measurement data, thereby improving the measurement accuracy of the Brillouin frequency shift distribution in the BOTDA method.

【００１３】さらに詳しくは、本発明の測定方法は、そ
の第１の形態として、光ファイバに２つの光を対向して
伝搬させ、上記２つの光のうち少なくとも一方の光をパ
ルス光とし、上記パルス光を第１の光とし他方の光を第
２の光とし、上記第１の光の周波数ν１と上記第２の光
の周波数ν２の差Δν＝ν１−ν２を上記光ファイバの
ブリルアン周波数シフトν_Bの近傍値に一致させ、その
状態で、上記第１の光と上記第２の光が出会ったときに
上記第１の光により増幅された上記第２の光のパワーの
増加量を信号とし、あるいは上記第１の光の周波数ν１
と上記第２の光の周波数ν２の差Δν＝ν１−ν２を−
ν_Bの近傍値に一致させ、その状態で、上記第１の光と
上記第２の光が出会ったときに、上記第１の光により減
衰を受けた上記第２の光のパワーの減衰量を信号とし、
上記信号のパワーを、上記第１の光が上記光ファイバに
入射してから、上記第１の光と上記第２の光が出会い上
記第１の光により増幅された、あるいは、減衰を受けた
上記第２の光が上記第１の光が上記光ファイバに入射し
た点に到達するまでの遅延時間ｔの関数として測定し、
この測定した値をＳ_B（ｔ，Δν）とし、上記Ｓ
_B（ｔ，Δν）を種々のΔνについて測定し、その測定
データを基に上記光ファイバの長さ方向の位置ｚの関数
として、ブリルアン周波数シフト分布ν_B（ｚ）を測定
する方法において、上記第１の光による後方レイリー散
乱光のパワーを遅延時間ｔ_Rayの関数として測定し、こ
の測定した値をＳ_Ray（ｔ_Ray，Δν）とし、上記Ｓ_B
（ｔ，Δν）を上記Ｓ_Ray（ｔ_Ray，Δν）により補正
した信号から、上記光ファイバの長さ方向のブリルアン
周波数シフト分布ν_B（ｚ）を測定することを特徴とす
る。More specifically, as a first mode of the measuring method of the present invention, two lights are made to propagate in an optical fiber so as to face each other, and at least one of the two lights is made a pulsed light. The pulse light is the first light, the other light is the second light, and the difference Δν = ν1−ν2 between the frequency ν1 of the first light and the frequency ν2 of the second light is the Brillouin frequency shift of the optical fiber. ν _B , and in this state, when the first light and the second light meet, the amount of increase in power of the second light amplified by the first light is signaled. Or the frequency ν1 of the first light
And the difference Δν = ν1−ν2 between the frequency ν2 of the second light and −
ν _B , and when the first light and the second light meet in this state, the attenuation of the power of the second light attenuated by the first light Is a signal,
After the first light enters the optical fiber, the first light and the second light meet and are amplified or attenuated by the first light after the first light enters the optical fiber. Measuring the second light as a function of the delay time t until it reaches the point where the first light has entered the optical fiber;
The measured value is defined as S _B (t, Δν), and the above S
_B (t, Δν) is measured for various Δν, and the Brillouin frequency shift distribution ν _B (z) is measured based on the measurement data as a function of the position z in the length direction of the optical fiber. the first power of the backward Rayleigh scattering light due to light was measured as a function of the delay time t _Ray, and the measured value S _{_Ray} (t _Ray, Δν) and, the S _B
A Brillouin frequency shift distribution ν _B (z) in the length direction of the optical fiber is measured from a signal obtained by correcting (t, Δν) with the S _Ray (t _Ray , Δν).

【００１４】また、本発明の測定方法は、その第２の形
態として、上記第１の光による後方ラマン散乱光のパワ
ーを遅延時間ｔ_Ramの関数、すなわち上記光ファイバの
長さ方向に沿った位置ｚの関数として測定し、この測定
した値をＳ_Ram（ｔ_Ram，Δν）とし、上記Ｓ_B（ｔ，
Δν）を上記Ｓ_Ram（ｔ_Ram，Δν）により補正した信
号から、上記光ファイバの長さ方向のブリルアン周波数
シフト分布ν_B（ｚ）を測定することを特徴とする。According to a second aspect of the measuring method of the present invention, the power of the backward Raman scattered light by the first light is a function of the delay time t _Ram , that is, along the length direction of the optical fiber. It is measured as a function of the position z, and the measured value is defined as S _Ram (t _Ram , Δν), and the above S _B (t,
Δν) is corrected by S _Ram (t _Ram , Δν) to measure the Brillouin frequency shift distribution ν _B (z) in the length direction of the optical fiber.

【００１５】さらに、本発明の測定方法は、その実施形
態として、光ファイバの一端からパルス光の第１光を入
射し同時に上記光ファイバの他端から第２光を入射して
上記第１の光と上記第２の光を対向して伝搬させる工程
と、上記第１の光の周波数ν１と上記第２の光の周波数
ν２の差Δν＝ν１−ν２を−ν_Bまたはν_B（ν_Bは
上記光ファイバのブリルアン周波数シフト）の近傍値に
設定する工程と、ブリルアン効果による上記第２光のパ
ワー減衰量に対応する値Ｓ_B（ｔ，Δν）を検出する工
程と、上記第１光による後方レイリー散乱光の強度に対
応する値Ｓ_Ray（ｔ_Ray，Δν）を検出する工程と、上
記Ｓ_B（ｔ，Δν）、上記Ｓ_Ray（ｔ_Ray，Δν）をそ
れぞれ位置ｚの関数Ｐ_B（ｚ，Δν）、Ｐ_Ray（ｚ，Δ
ν）に変換し、ＢＹＲ（ｚ，Δν）＝Ｐ_B（ｚ，Δν）
／Ｐ_Ray（ｚ，Δν）を計算する工程と、以上の全て工
程をΔνを変化させて実施して上記光ファイバの各位置
ｚにおいて上記ＢＹＲ（ｚ，Δν）の値を最大とする｜
Δν｜の値、すなわちブリルアン周波数シフトν
_B（ｚ）を求める工程とを有することを特徴とする。In one embodiment of the measuring method of the present invention, the first light of the pulse light is incident from one end of the optical fiber, and the second light is simultaneously incident from the other end of the optical fiber. Transmitting the light and the second light in opposition to each other, and calculating a difference Δν = ν1−ν2 between the frequency ν1 of the first light and the frequency ν2 of the second light by −ν _B or ν _B (ν _B Is a step of setting a value near the Brillouin frequency shift of the optical fiber, a step of detecting a value S _B (t, Δν) corresponding to a power attenuation amount of the second light due to the Brillouin effect, and a step of detecting the first light. Detecting the value S _Ray (t _Ray , Δν) corresponding to the intensity of the backward Rayleigh scattered light due to the above, and calculating the above S _B (t, Δν) and S _Ray (t _Ray , Δν) by a function P of the position z. _B (z, Δν), P _Ray (z, Δ
ν) and BYR (z, Δν) = P _B (z, Δν)
/ P _Ray (z, Δν), and all the above steps are performed by changing Δν to maximize the value of BYR (z, Δν) at each position z of the optical fiber |
The value of Δν |, that is, the Brillouin frequency shift ν
_B (z).

【００１６】さらに、本発明の測定方法は、他の実施形
態として、上記第１光による後方ラマン散乱光の強度に
対応する値Ｓ_Ram（ｔ_Ram，Δν）を検出する工程と、
上記Ｓ_B（ｔ，Δν）、上記Ｓ_Ram（ｔ_Ram，Δν）を
それぞれ位置ｚの関数Ｐ_B（ｚ，Δν）、Ｐ_Ram（ｚ，
Δν）に変換し、ＢＭＲ（ｚ，Δν）＝Ｐ_B（ｚ，Δ
ν）／Ｐ_Ram（ｚ，Δν）を計算する工程と、以上の全
て工程をΔνを変化させて実施して上記光ファイバの各
位置ｚにおいて上記ＢＭＲ（ｚ，Δν）の値を最大とす
る｜Δν｜の値、すなわちブリルアン周波数シフトν_B
（ｚ）を求める工程とを有することを特徴とする。Further, as another embodiment, the measuring method of the present invention includes a step of detecting a value S _Ram (t _Ram , Δν) corresponding to the intensity of the backward Raman scattered light by the first light.
The above S _B (t, Δν) and S _Ram (t _Ram , Δν) are respectively converted into functions P _B (z, Δν) and P _Ram (z,
Δν), and BMR (z, Δν) = P _B (z, Δ
v) / P _Ram (z, Δν), and all the above steps are performed by changing Δν to maximize the value of the BMR (z, Δν) at each position z of the optical fiber. | Δν |, ie, Brillouin frequency shift ν _B
(Z).

【００１７】本発明による測定装置は、ブリルアン効果
によるＢＯＴＤＡ信号を測定する手段だけでなく、後方
レイリー散乱光あるいは後方ラマン散乱光も測定する手
段を有し、かつその測定データを使用してＢＯＴＤＡ信
号を補正する手段も有する。The measuring apparatus according to the present invention has means for measuring not only a BOTDA signal due to the Brillouin effect but also a means for measuring backward Rayleigh scattered light or backward Raman scattered light, and uses the measured data to obtain a BOTDA signal. Is also provided.

【００１８】さらに詳しくは、本発明の測定装置は、そ
の第１の形態として、２つの光のうち少なくとも一方の
光をパルス光として、上記パルス光を第１の光とし、他
方の光を第２の光とし、光ファイバに上記２つの光を対
向して伝搬させる光伝搬手段と、上記第１の光の周波数
ν１と上記第２の光の周波数ν２の差Δν＝ν１−ν２
を上記光ファイバのブリルアン周波数シフトν_Bの近傍
値に一致させる、あるいは上記周波数差Δνを−ν_Bの
近傍値に一致させることが可能な周波数制御手段と、上
記Δνが上記ν_Bの近傍値である状態で上記第１の光と
上記第２の光が出会ったときにブリルアン効果により増
幅された上記第２の光のパワーの増加量を信号とし、あ
るいは上記Δνが上記−ν_Bの近傍値である状態で上記
第１の光と上記第２の光が出会ったときにブリルアン効
果により減衰を受けた上記第２の光のパワーの減衰量を
信号とし、上記信号のパワーを上記第１の光が上記光フ
ァイバに入射してから、上記第１の光と上記第２の光が
出会い、上記第１の光により増幅された、あるいは、減
衰を受けた上記第２の光が上記第１の光が光ファイバに
入射した点に到達するまでの遅延時間ｔの関数として測
定する第１の測定手段と、上記第１の測定手段で測定さ
れた測定データをＳ_B（ｔ，Δν）とし、種々の周波数
差Δνに関するＳ_B（ｔ，Δν）のデータから、上記光
ファイバの長さ方向のブリルアン周波数シフト分布ν_B
（ｚ）を計算する演算手段とを有するブリルアン周波数
シフトの測定装置において、上記第１の光による後方レ
イリー散乱光のパワーを遅延時間ｔ_Rayの関数として測
定する第２の測定手段と、上記第２の測定手段で測定さ
れた測定データをＳ_Ray（ｔ_Ray，Δν）とし、上記Ｓ
_B（ｔ，Δν）を上記Ｓ_Ray（ｔ_Ray，Δν）により補
正する補正手段とを有し、上記演算手段は、上記補正手
段で補正したデータから上記光ファイバの長さ方向のブ
リルアン周波数シフト分布ν_B（ｚ）を算出することを
特徴とする。More specifically, as a first mode, the measuring apparatus of the present invention has at least one of two lights as pulse light, the above-mentioned pulse light as first light, and the other light as first light. Light propagating means for propagating the two lights in opposition to each other, and a difference Δν = ν 1 −ν 2 between the frequency ν 1 of the first light and the frequency ν 2 of the second light.
Frequency control means capable of matching the value near the Brillouin frequency shift ν _B of the optical fiber, or the frequency difference Δν to the value near −ν _B , and Δν is a value close to the ν _B near the signal increasing amounts of amplified said second optical power by the Brillouin effect, or the Δν is the -v _B when the state of the first light and the second light is met is When the first light and the second light meet each other in a state of a value, the attenuation of the power of the second light attenuated by the Brillouin effect is used as a signal, and the power of the signal is used as the first power. The first light and the second light meet after the first light enters the optical fiber, and the second light amplified or attenuated by the first light is converted to the second light. Until the light reaches the point where it enters the optical fiber A first measuring means for measuring as a function of the delay time t, the first measured by the measuring means the measurement data S _B (t, Δν) and then, S _B for the various frequency difference .DELTA..nu (t, .DELTA..nu) From the data, the Brillouin frequency shift distribution ν _{B in} the length direction of the optical fiber
(B) a Brillouin frequency shift measuring device, comprising: calculating means for calculating the power of the backward Rayleigh scattered light by the first light as a function of the delay time t _Ray ; The measurement data measured by the measuring means 2 is defined as S _Ray (t _Ray , Δν),
Correction means for correcting _B (t, Δν) by the S _Ray (t _Ray , Δν), wherein the calculation means calculates a Brillouin frequency shift in the longitudinal direction of the optical fiber from the data corrected by the correction means. It is characterized in that the distribution ν _B (z) is calculated.

【００１９】また、本発明の測定方法は、第２の形態と
して、上記第１の光による後方ラマン散乱光のパワーを
遅延時間ｔ_Ramの関数として測定する第２の測定手段
と、上記第２の測定手段で測定された測定データをＳ
_Ram（ｔ_Ram，Δν）とし、上記Ｓ_B（ｔ，Δν）を上
記Ｓ_Ram（ｔ_Ram，Δν）により補正する補正手段とを
有し、上記演算手段は、上記補正手段で補正したデータ
から上記光ファイバの長さ方向のブリルアン周波数シフ
ト分布ν_B（ｚ）を算出することを特徴とする。次に、
上記構成による本発明の作用を説明する。According to a second aspect of the present invention, there is provided a measuring method for measuring the power of the backward Raman scattered light by the first light as a function of the delay time t _Ram , The measured data measured by the measuring means
_{_Ram} (t _{Ram, Δν)} and, and a correction means for correcting the S _B (t, Δν) the S _{_Ram} (t _Ram, Δν) by said calculating means, the data corrected by the correction means The Brillouin frequency shift distribution ν _B (z) in the length direction of the optical fiber is calculated. next,
The operation of the present invention with the above configuration will be described.

【００２０】前述したように、ＢＯＴＤＡ信号の周波数
差Δν依存性は、着目した光ファイバ区間［Ｚｎ，Ｚ
ｎ＋ｄｚ］で起きたブリルアン効果によるものと、上
記光ファイバ区間に入射する第１の光パルスのパワー
の、Δν依存性によるものが合成されたものである。本
来、測定すべきものは上記である。そこで、本発明
は、これら、を分離するために、上記のようにＢＯ
ＴＤＡ信号の測定の他に、ＢＯＴＤＡにおける第１の光
パルスによる後方レイリー散乱光あるいは後方ラマン散
乱光を測定する。後方レイリー散乱光あるいは後方ラマ
ン散乱光のパワーは、散乱点における第１の光パルスの
パワーに比例するため、これらの測定値から、上述の
が得られる。そこで、その測定データを用いて、ＢＯＴ
ＤＡ信号のΔν依存性測定値を補正することにより、正
確なブリルアン周波数シフトの測定が可能となる。As described above, the frequency difference Δν dependency of the BOTDA signal is determined by the optical fiber section [Zn, Z] of interest.
[n + dz], and the Δν dependence of the power of the first light pulse incident on the optical fiber section is synthesized. What is to be measured is as described above. Therefore, the present invention provides a method for separating the
In addition to the measurement of the TDA signal, the backward Rayleigh scattered light or the backward Raman scattered light by the first light pulse in BOTDA is measured. Since the power of the backward Rayleigh scattered light or backward Raman scattered light is proportional to the power of the first light pulse at the scattering point, the above can be obtained from these measurements. Therefore, using the measurement data, BOT
Correcting the Δν-dependent measured value of the DA signal enables accurate measurement of the Brillouin frequency shift.

【００２１】この補正は、ブリルアン利得法、ブリルア
ン損失法の何れの場合にも有効であるが、特にブリルア
ン損失法に適用した場合には、前述のようにＢＯＴＤＡ
信号がブリルアン効果により増大しているため、ブリル
アン周波数シフトの測定精度の向上および測定距離の拡
大が同時に図れる。This correction is effective in both the Brillouin gain method and the Brillouin loss method. In particular, when applied to the Brillouin loss method, the BOTDA
Since the signal is increased by the Brillouin effect, it is possible to simultaneously improve the measurement accuracy of the Brillouin frequency shift and increase the measurement distance.

【００２２】[0022]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を詳細に説明する。Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.

【００２３】（第１の実施形態）まず最初に、本発明の
第１の実施形態の測定方法について説明する。(First Embodiment) First, a measuring method according to a first embodiment of the present invention will be described.

【００２４】図１の（ａ）図は、本発明を説明するため
の光ファイバのブリルアン周波数シフト分布のモデルを
示す。区間［０，ｚ_m］と測定のために着目する微小区
間［ｚ_m，ｚ_m＋ｄｚ］のブリルアン周波数シフトは、
それぞれν_B1およびν_B2とする。また、対向して伝搬さ
せる第１の光（パルス）の入射パワー（強度）はＰ
₁（ｚ＝０における左側からの入射パワー）および第２
の光（連続光）の入射パワーはＰ₂（ｚ＝ｚ_m＋ｄｚに
おける右側からの入射パワー）とする。このとき第１の
光がある位置ｚまで伝搬したときのパワーＰ₁（ｚ，Δ
ν）は、FIG. 1A shows a model of a Brillouin frequency shift distribution of an optical fiber for explaining the present invention. The Brillouin frequency shift in the section [0, z _m ] and the minute section [z _m , z _m + dz] of interest for measurement is
Ν _B1 and ν _B2 respectively. The incident power (intensity) of the first light (pulse) propagating oppositely is P
₁ (incident power from the left side at z = 0) and the second
(Continuous light) is P ₂ (incident power from the right side at z = z _m + dz). At this time, the power P ₁ (z, Δ) when the first light propagates to a certain position z.
ν) is

【００２５】[0025]

【数２】Ｐ₁（ｚ，Δν）＝Ｐ₁・ｅｘｐ（−α₁ｚ）・Ｄ（ｚ，Δν）（２）となる。ここで、Δνは、第１の光の周波数ν１と第２
の光の周波数ν２の差Δν＝ν１−ν２である。α
₁は、第１の光の周波数ν１波に対する光ファイバの損
失係数である。また、Ｄ（ｚ，Δν）は、第１の光が区
間［０，ｚ_m］を伝搬するときに生じたブリルアン効果
により、第１の光と第２の光との間にエネルギーの交換
が起こり、第１の光のパワーが変化することを示す、パ
ワー変化係数である。P ₁ (z, Δν) = P ₁ · exp (−α ₁ z) · D (z, Δν) (2) Here, Δν is the frequency v1 of the first light and the second
Is the difference Δν = ν1−ν2 of the frequency ν2 of the light. α
₁ is a loss coefficient of the optical fiber with respect to the frequency ν1 wave of the first light. Further, D (z, Δν) indicates that energy exchange between the first light and the second light is caused by the Brillouin effect generated when the first light propagates in the section [0, z _m ]. A power change coefficient that occurs and indicates that the power of the first light changes.

【００２６】Ｄ（ｚ，Δν）の特徴は以下の通りであ
る。The characteristics of D (z, Δν) are as follows.

【００２７】・ブリルアン効果がないときは、Ｄ（ｚ，
Δν）＝１である。When there is no Brillouin effect, D (z,
Δν) = 1.

【００２８】・Δν＝−ν_Bのとき、Ｄ（ｚ，Δν）は
極大値をとり、その近傍では、Δνが−ν_Bから離れる
に従い、１に漸近する。When Δν = −ν _B , D (z, Δν) takes a maximum value, and in the vicinity of D (z, Δν), as Δν moves away from −ν _B , D (z, Δν) gradually approaches 1.

【００２９】・Δν＝ν_Bのとき、Ｄ（ｚ，Δν）は極
小値をとり、その近傍では、Δνがν_Bから離れるに従
い、１に漸近する。When Δν = ν _B , D (z, Δν) takes a minimum value, and in the vicinity of D (z, Δν), as Δν moves away from ν _B , D (z, Δν) gradually approaches 1.

【００３０】・ｚが増えると、ブリルアン効果が増大す
るので、Δν＝−ν_Bのとき、Ｄ（ｚ，Δν）も増加
し、Δν＝ν_Bのときは、Ｄ（ｚ，Δν）は減少する。When the z increases, the Brillouin effect increases. Therefore, when Δν = −ν _B , D (z, Δν) also increases, and when Δν = ν _B , D (z, Δν) decreases. I do.

【００３１】従って、Δνを−ν_Bの近傍で、−ν_B−
２δ → −ν_B−δ → −ν_B→ −ν_B＋δ →
−ν_B＋２δと変化させると、図１の（ｂ）図に示す
ように、曲線１→２→３→２→１のように、第１の光パ
ワーＰ₁（ｚ，Δν）が変化する。また、Δνをν_Bの
近傍で、−ν_B−２δ → −ν_B−δ → −ν_B
→ −ν_B＋δ → −ν_B＋２δと変化させると、図
１の（ｃ）図に示すように、曲線１→４→５→４→１の
ように、第１の光パワーＰ₁（ｚ，Δν）が変化する。[0031] Thus, the Δν near the -v _B, -v _B -
2δ → −ν _B −δ → −ν _B → −ν _B + δ →
When it is changed to −ν _B + 2δ, the first optical power P ₁ (z, Δν) changes as shown by the curve 1 → 2 → 3 → 2 → 1 as shown in FIG. . Further, in the vicinity of the _{_{Δν ν B, -ν B -2δ →}} -ν B -δ → -ν B
When changing from −−B _B + δ to −V _B + 2δ, as shown in FIG. 1C, the first optical power P ₁ (z , Δν) change.

【００３２】さて、このようにΔνに対してパワーが変
化する第１の光が、微小区間［ｚ_m，ｚ_m＋ｄｚ］に入
射し、第２の光のパワーをブリルアン効果により変化さ
せ、その第２の光が区間［０，ｚ_m］を伝搬して、位置
０に到達し、後述の光検出器（図３、図４の９）により
検出される。このとき、第２の光のパワーの変化分の絶
対値が、ＢＯＴＤＡ信号となる。微小区間［ｚ_m，ｚ_m
＋ｄｚ］のブリルアン効果に基づくＢＯＴＤＡ信号Ｐ_B
（ｚ_m，Δν）は、以下のようになる。The first light, whose power changes with respect to Δν, enters the minute section [z _m , z _m + dz], changes the power of the second light by the Brillouin effect, and a second light propagates through the interval [0, z _m], reaches the position 0 is detected by later-described light detector (Fig. 3, 9 in FIG. 4). At this time, the absolute value of the change in the power of the second light becomes the BOTDA signal. Minute section [z _m , z _m
+ Dz] BOTDA signal P _B based on the Brillouin effect
(Z _m , Δν) is as follows.

【００３３】[0033]

【数３】Ｐ_B(z_m, Δν) ＝Ｐ₁(z_m, Δν) ・Ｐ₂・g(Δν，ν_B2) ・dz・exp (-α₂z_m )/ Ａ（３）ここで、ｇ（Δν，ν_B）は、ブリルアン利得であり、
以下に示すようにローレンツ型の特性を示すことが知ら
れている。P _B (z _m , Δν) = P ₁ (z _m , Δν) P ₂ g (Δν, ν _B2 ) dz exp (-α ₂ z _m ) / A (3) where , G (Δν, ν _B ) is the Brillouin gain,
It is known to exhibit Lorentz-type characteristics as shown below.

【００３４】[0034]

【数４】 g(Δν，ν_B) ＝ g₀・( Δν_B/2)² / {(|Δν|-ν_B)² ＋（Δν_B/2)² } （４）ここで、ｇ₀は、｜Δν｜＝ν_Bのときのブリルアン利
得を表すブリルアン利得係数であり、Δν_Bは、ブリル
アン線幅と呼ばれるものである。G (Δν, ν _B ) = g ₀ · (Δν _B / 2) ² / {(| Δν | −ν _B ) ² + (Δν _B / 2) ² } (4) where g ₀ Is a Brillouin gain coefficient that represents Brillouin gain when | Δν | = ν _B , and Δν _B is called a Brillouin line width.

【００３５】式（３）、式（４）から、｜Δν｜がν_B
を中心とした幅Δν_Bの周波数領域に入るとき、ブリル
アン効果が効率良く起こることが分かる。光ファイバの
ブリルアン線幅Δν_Bを波長１．５５μｍで測定したと
ころ、その値は、およそ４０ＭＨｚであった。[0035] Equation (3), from the equation (4), | Δν | is ν _B
It can be seen that the Brillouin effect occurs efficiently when entering the frequency region with a width Δν _B centered at. When the Brillouin line width Δν _B of the optical fiber was measured at a wavelength of 1.55 μm, the value was about 40 MHz.

【００３６】また、式（３）におけるα₂は第２の光の
周波数ν２に対する光ファイバの損失係数である。さら
にＡは、光ファイバのコアの有効断面積である。In the equation (3), α ₂ is a loss coefficient of the optical fiber with respect to the frequency ν2 of the second light. Further, A is the effective area of the core of the optical fiber.

【００３７】式（２）を式（３）に代入すると、By substituting equation (2) into equation (3),

【００３８】[0038]

【数５】Ｐ_B(z_m, Δν) ＝Ｐ₁・Ｐ₂・exp (-α₁ z_m- α₂ z_m) ・dz ・Ｄ(z_m, Δν) ・g(Δν, ν_B2 )/ Ａ（５）となる。P _B (z _m , Δν) = P ₁ · P ₂ · exp (-α ₁ z _m -α ₂ z _m ) · dz · D (z _m , Δν) · g (Δν, ν _B2 ) / A (5)

【００３９】ＢＯＴＤＡの測定では、Δνの変化量は高
々１ＧＨｚ程度であるので、そのときのα₁およびα₂
の周波数（波長）依存性は無視できる。従って、ＢＯＴ
ＤＡ信号Ｐ_B（ｚ_m，Δν）のΔν依存性は、式（５）
から分かるように、Ｄ（ｚ_m，Δν）・ｇ（Δν，
ν_B2）で決定される。この様子を、ブリルアン損失法の
場合を例にして示したものが図２である。図２の（ａ）
図は、Ｄ（ｚ_m，Δν）とｇ（Δν，ν_B2）をそれぞれ
示したものである。In the measurement of BOTDA, since the variation of Δν is at most about 1 GHz, α ₁ and α ₂
Frequency (wavelength) dependence can be ignored. Therefore, BOT
The Δν dependency of the DA signal P _B (z _m , Δν) is given by Equation (5)
As can be seen from the equation, D (z _m , Δν) · g (Δν,
ν _B2 ). FIG. 2 shows this state taking the Brillouin loss method as an example. FIG. 2 (a)
The figure shows D (z _m , Δν) and g (Δν, ν _B2 ), respectively.

【００４０】図２の（ｂ）図は、ＢＯＴＤＡ信号Ｐ
_B（ｚ_m，Δν）のΔν依存性を示したものである。図
２の（ｂ）図から分かるように、ＢＯＴＤＡ信号が最大
値をとるΔνの値は、ν_mとなり、この値ν_mは微小区
間［ｚ_m，ｚ_m＋ｄｚ］における真のブリルアン周波数
シフトの値ν_B2とは異なっている。すなわち、ブリルア
ン損失法における、ＢＯＴＤＡ信号の増大効果を使用す
ると、ブリルアン周波数シフトの系統的測定誤差が発生
することが分かる。FIG. 2B shows the BOTDA signal P
_It shows the Δν dependency of _B (z _m , Δν). As can be seen from (b) diagram of Figure 2, the value of Δν the BOTDA signal takes the maximum value, becomes [nu _m, true Brillouin frequency shift in the value [nu _m is small section _{_{[z m, z m + dz}} ] It is different from the value ν _B2 . In other words, it can be seen that using the effect of increasing the BOTDA signal in the Brillouin loss method causes a systematic measurement error of the Brillouin frequency shift.

【００４１】後述の本発明の第１の実施形態では、この
系統的測定誤差を、後方レイリー散乱光の測定データを
使用して補正する。第１の光（パルス光）による、区間
［ｚ，ｚ＋ｄｚ］からの後方レイリー散乱光を、その第
１の光の入射端で測定すると、その受信パワーＰ
_Ray（ｚ，Δν）は良く知られたように、次式で表すこ
とが可能である。In the first embodiment of the present invention described later, this systematic measurement error is corrected using the measurement data of the backward Rayleigh scattered light. When the backward Rayleigh scattered light from the section [z, z + dz] due to the first light (pulse light) is measured at the incident end of the first light, the reception power P
_Ray (z, Δν) can be expressed by the following equation, as is well known.

【００４２】[0042]

【数６】Ｐ_Ray(z，Δν) ＝Ｐ₁(z，Δν) ・Ｒ_Ray・dz・exp (-α₁z) （６）ここでＲ_Rayは、後方レイリー散乱係数である。したが
って、図１の（ａ）図における微小区間［ｚ_m，ｚ_m＋
ｄｚ］からの後方レイリー散乱光の受信パワーは、式
（２）と式（６）から、P _Ray (z, Δν) = P ₁ (z, Δν) · R _Ray · dz · exp (−α ₁ z) (6) where R _Ray is the backward Rayleigh scattering coefficient. Therefore, the small section [z _m , z _m +
dz], the reception power of the backward Rayleigh scattered light from the equations (2) and (6) is

【００４３】[0043]

【数７】Ｐ_Ray(z_m, Δν) ＝Ｐ₁・exp(-2α₁ z_m) ・Ｒ_Ray・dz・Ｄ(z_m, Δν) （７）となる。P _Ray (z _m , Δν) = P ₁ · exp (−2α ₁ z _m ) · R _Ray · dz · D (z _m , Δν) (7)

【００４４】次に、ＢＯＴＤＡ信号Ｐ_B（ｚ_m，Δν）
と後方レイリー散乱光信号Ｒ_Ray（ｚ_m，Δν）の比
（＝ＢＹＲ（ｚ_m，Δν））をとると、式（５）と式
（７）からNext, the BOTDA signal P _B (z _m , Δν)
And the rear Rayleigh scattered light signal R _Ray (z _m , Δν) (= BYR (z _m , Δν)), the equations (5) and (7) give

【００４５】[0045]

【数８】ＢＹＲ(z_m，Δν) ＝Ｐ_B(z_m, Δν)/Ｐ_Ray(z_m, Δν) ＝Ｐ₂・exp(α₁ z_m−α₂z _m) ・g(Δν, ν_B2)/( Ａ・Ｒ_Ray) （８）を得る。この様に両者の比をとることにより、Ｄ
（ｚ_m，Δν）の項がキャンセル（消去）されるので、
ＢＹＲ（ｚ_m，Δν）に含まれるΔνの依存性のある項
は、ｇ（Δν，ν_B2）だけである。従って、ＢＹＲ（ｚ
_m，Δν）の最大値をとるΔνを測定することにより、
区間［ｚ_m，ｚ_m＋ｄｚ］におけるブリルアン周波数シ
フトの値ν_B2を正確に測定することが可能となる。Equation 8] _{BYR (z m, Δν) =} P B (z m, Δν) / P Ray (z m, Δν) = P 2 · exp (α 1 z m -α 2 z m) · g (Δν, ν _B2 ) / (A · R _Ray ) (8) is obtained. By taking the ratio between the two in this way, D
Since the term (z _m , Δν) is canceled (erased),
The term having a dependence of Δν included in BYR (z _m , Δν) is only g (Δν, ν _B2 ). Therefore, BYR (z
_m , Δν) by measuring the maximum value Δν,
It is possible to accurately measure the Brillouin frequency shift value ν _B2 in the section [z _m , z _m + dz].

【００４６】以上の説明では、測定する区間は、
［ｚ_m，ｚ_m＋ｄｚ］に限ったが、任意の区間［ｚ，ｚ
＋ｄｚ］でも同様にしてブリルアン周波数シフトを正確
に測定可能であることは容易に分かる。In the above description, the section to be measured is
[Z _m , z _m + dz], but any interval [z, z
+ Dz], it can be easily understood that the Brillouin frequency shift can be accurately measured in the same manner.

【００４７】また、以上の説明では、ＢＯＴＤＡ信号お
よび後方レイリー散乱光信号は、位置ｚの関数として表
してきたが、直接測定される値は、それぞれ時間の関数
Ｓ_B（ｔ，Δν）およびＳ_Ray（ｔ_Ray，Δν）であ
る。ここで、ｔおよびｔ_Rayは、位置ｚとは次の関係で
結ばれる。In the above description, the BOTDA signal and the backward Rayleigh scattered light signal have been represented as functions of the position z, but the directly measured values are the functions of time S _B (t, Δν) and S, respectively. _Ray (t _Ray , Δν). Here, t and t _Ray are connected to the position z in the following relationship.

【００４８】[0048]

【数９】ｔ＝（１／Ｖ₁＋１／Ｖ₂）ｚ（９）ｔ_Ray＝（２／Ｖ₁）ｚ（１０）従って、測定値Ｓ_B（ｔ，Δν）およびＳ
_Ray（ｔ_Ray，Δν）にそれぞれ式（９）および式（１
０）を代入して、位置の関数Ｐ_B（ｚ，Δν）＝Ｓ
_B（（１／Ｖ₁＋１／Ｖ₂）ｚ，Δν）、および、Ｐ
_Ray（ｚ，Δν）＝Ｓ_Ray（（２／Ｖ₁）ｚ，Δν）に
変換して、式（８）に相当する比ＢＹＲ（ｚ，Δν）＝
Ｐ_B（ｚ，Δν）／Ｐ_Ray（ｚ，Δν）を求めることに
なる。そして、各位置ｚにおいて、ＢＹＲ（ｚ，Δν）
の値を最大とする｜Δν｜を求めることにより、ブリル
アン周波数シフトの分布ν_B（ｚ）を、正確に測定する
ことが可能となる。T = (1 / V ₁ + 1 / V ₂ ) z (9) t _Ray = (2 / V ₁ ) z (10) Therefore, the measured values S _B (t, Δν) and S
_Ray (t _Ray , Δν) is given by equation (9) and equation (1), respectively.
0), the position function P _B (z, Δν) = S
_B ((1 / V ₁ + 1 / V ₂ ) z, Δν) and P
_Ray (z, Δν) = S _Ray ((2 / V ₁ ) z, Δν) and the ratio BYR (z, Δν) =
P _B (z, Δν) / P _Ray (z, Δν) will be obtained. Then, at each position z, BYR (z, Δν)
By obtaining | Δν | that maximizes the value of, the distribution of Brillouin frequency shift ν _B (z) can be accurately measured.

【００４９】しかし実際には、Ｖ₁とＶ₂は近似し、す
なわちｔとｔ_Rayは近似しているので、時間の関数同士
の比（＝Ｓ_B（ｔ，Δν）／Ｓ_Ray（ｔ_Ray，Δν））
を求め、それに式（９）あるいは式（１０）を代入した
ものを、ＢＹＲ（ｚ，Δν）とみなしても問題はない。In practice, however, since V ₁ and V ₂ are similar, that is, t and t _Ray are similar, the ratio between the functions of time (= S _B (t, Δν) / S _Ray (t _Ray , Δν))
Is obtained by substituting Equation (9) or Equation (10) into BYR (z, Δν).

【００５０】図３は、以上説明した本発明の測定方法を
実行する本発明の第１の実施形態の測定装置の構成を示
す。FIG. 3 shows the configuration of a measuring apparatus according to the first embodiment of the present invention which executes the above-described measuring method of the present invention.

【００５１】図３において、１は発振線幅の狭い第１の
狭線幅光源、２は狭線幅光源１からの連続光を光パルス
（第１の光）に変換する光パルス変調器、３は光パルス
変調器２と光学的に結合（光結合）する光方向性結合
器、４は光方向性結合器３と一端で光結合する光ファイ
バである。５は第２の光を発生する発振線幅の狭い第２
の狭線幅光源であり、第１の光に対向して光ファイバ４
の他端から第２の光を入射する。６は第１の狭線幅光源
１および第２の狭線幅光源５の周波数、あるいは第１の
狭線幅光源１と第２の狭線幅光源５の周波数差を制御す
るための周波数制御装置である。７は光分岐器であり、
光方向性結合器３を通じて光ファイバ４から入射する光
（後方散乱光を含む）を２つに分岐する。In FIG. 3, reference numeral 1 denotes a first narrow line width light source having a narrow oscillation line width, 2 denotes an optical pulse modulator for converting continuous light from the narrow line width light source 1 into an optical pulse (first light), Reference numeral 3 denotes an optical directional coupler optically coupled (optically coupled) to the optical pulse modulator 2, and reference numeral 4 denotes an optical fiber optically coupled to the optical directional coupler 3 at one end. 5 is a second narrower oscillation line for generating the second light.
The optical fiber 4 is opposed to the first light.
From the other end of the second light. 6 is a frequency control for controlling the frequency of the first narrow line light source 1 and the second narrow line light source 5, or the frequency difference between the first narrow line light source 1 and the second narrow line light source 5. Device. 7 is an optical branching device,
Light (including backscattered light) incident from the optical fiber 4 through the optical directional coupler 3 is split into two.

【００５２】８は光分岐器７からの入射光の中で第２の
光のみを透過させる第１の光フィルタ、９は第１の光フ
ィルタ８を通った第２の光を受光して電気信号に変換す
る第１の光検出器、１０は変換された電気信号を所定レ
ベルまで増幅する第１の増幅器、１１は増幅されたアナ
ログ信号をディジタル信号に変換する第１のＡＤ変換
器、１２はそのディジタル信号の平均値を得る第１の平
均化処理装置である。Reference numeral 8 denotes a first optical filter that transmits only the second light out of the incident light from the optical splitter 7, and 9 receives the second light that has passed through the first optical filter 8 so as to be electrically operated. A first photodetector for converting the signal into a signal; a first amplifier for amplifying the converted electric signal to a predetermined level; a first AD converter for converting an amplified analog signal into a digital signal; Is a first averaging processor for obtaining an average value of the digital signal.

【００５３】また、１３は光分岐器７からの入射光の中
で第１の光による後方レイリー散乱光のみを通過させる
第２の光フィルタ、１４は第２の光フィルタ１３を通過
した後方レイリー散乱光を受光して光電変換をする第２
の光検出器、１５は変換された電気信号を所定レベルま
で増幅する第２の増幅器、１６は増幅されたアナログ信
号をディジタル信号に変換する第２のＡＤ変換器、１７
はそのディジタル信号の平均値を得る第２の平均化処理
装置である。１８は第１と第２の平均化処理装置１２、
１７から供給される測定データに基づいて上述の式
（９）、式（１０）に係る演算処理を行い、ブリルアン
周波数シフト分布を求めるディジタル信号処理装置であ
る。ディジタル信号処理装置１８としては例えばパーソ
ナル・コンピュータ（パソコン）を利用できる。Reference numeral 13 denotes a second optical filter that allows only the rear Rayleigh scattered light by the first light to pass through the incident light from the optical branching device 7, and reference numeral 14 denotes a rear Rayleigh that has passed through the second optical filter 13. The second that receives scattered light and performs photoelectric conversion
15 is a second amplifier for amplifying the converted electric signal to a predetermined level, 16 is a second AD converter for converting the amplified analog signal to a digital signal, 17
Is a second averaging processor for obtaining the average value of the digital signal. 18 is the first and second averaging processing devices 12,
This is a digital signal processing device that performs the arithmetic processing according to the above-described equations (9) and (10) based on the measurement data supplied from 17 to obtain a Brillouin frequency shift distribution. As the digital signal processing device 18, for example, a personal computer (personal computer) can be used.

【００５４】なお、本発明では、光ファイバ４に対向し
て伝搬される上記第１の光と上記第２の光は、少なくと
もその一方をパルス光とする。In the present invention, at least one of the first light and the second light propagating opposite to the optical fiber 4 is a pulse light.

【００５５】第１の狭線幅光源１から出力される連続光
は、光パルス変調器２によりパルス光に変換される。こ
のパルス光を上記のように第１の光とする。第１の光は
光方向性結合器３を介して光ファイバ４に入射される。
同時に、第２の狭線幅光源５の出力光（これを第２の光
とする）は、上記第１の光と対向して伝搬するように、
光ファイバ４に入射される。また、周波数制御装置６に
より、第１の光の周波数ν１と第２の光の周波数ν２の
周波数差Δν＝ν１−ν２を制御し、Δνを−ν_B（ν
_Bは、光ファイバ４のブリルアン周波数シフト）の近傍
の値に設定する。このとき、先に説明したように、第１
の光と第２の光が出会ったときに、ブリルアン効果のた
めに第１の光により減衰を受けた第２の光のパワーの減
衰量を信号としたＢＯＴＤＡ信号が、第１の光の入射フ
ァイバ端で観測できる。The continuous light output from the first narrow line light source 1 is converted into pulse light by the optical pulse modulator 2. This pulse light is used as the first light as described above. The first light enters the optical fiber 4 via the optical directional coupler 3.
At the same time, the output light of the second narrow line light source 5 (this is referred to as a second light) is transmitted so as to face the first light.
The light enters the optical fiber 4. Further, the frequency control device 6 controls the frequency difference Δν = ν1−ν2 between the frequency ν1 of the first light and the frequency ν2 of the second light, and sets Δν to −ν _B (ν
_B is set to a value near the Brillouin frequency shift of the optical fiber 4). At this time, as described above, the first
When the first light and the second light meet each other, a BOTDA signal whose signal is the amount of power attenuation of the second light attenuated by the first light due to the Brillouin effect is incident on the first light. Observable at the fiber end.

【００５６】このＢＯＴＤＡ信号を取り出すために、光
ファイバ４から出射した第２の光を光方向性結合器３に
より第１の光と分離し、また光分岐器７により第２の光
の一部を第１の光フィルタ８に導く。第１の光フィルタ
８は第２の光は透過させるが、それと異なる周波数の
光、例えば、光ファイバ４の中で反射あるいは散乱され
た、第１の光と同じ周波数の光は遮断する特性を有す
る。このような光フィルタ特性は、ファブリペローエタ
ロン、ファイバグレーティング、誘電体多層膜などで実
現できる。第１の光ファイバ８を透過した第２の光は、
第１の光検出器９により電気信号に変換され、第１の増
幅器１０により所望（所定）の大きさまで増幅された後
に第１のＡＤ変換器によりディジタル信号に変換され
る。そのディジタル信号は、所望（所定）の回数で、第
１の平均化処理装置１２により平均化される。この平均
化されたＢＯＴＤＡ信号をＳ_B（ｔ，Δν）とする。デ
ィジタル信号処理装置１８は、式（９）を使用して、信
号Ｓ_B（ｔ，Δν）を、位置ｚの関数Ｐ_B（ｚ，Δν）
に変換する。In order to extract the BOTDA signal, the second light emitted from the optical fiber 4 is separated from the first light by the optical directional coupler 3 and a part of the second light is separated by the optical splitter 7. To the first optical filter 8. The first optical filter 8 has a characteristic of transmitting the second light but blocking light of a different frequency, for example, light of the same frequency as the first light reflected or scattered in the optical fiber 4. Have. Such an optical filter characteristic can be realized by a Fabry-Perot etalon, a fiber grating, a dielectric multilayer film, or the like. The second light transmitted through the first optical fiber 8 is
The signal is converted into an electric signal by the first photodetector 9, amplified to a desired (predetermined) magnitude by the first amplifier 10, and then converted into a digital signal by the first AD converter. The digital signal is averaged by the first averaging processor 12 a desired (predetermined) number of times. This averaged BOTDA signal is defined as S _B (t, Δν). The digital signal processing device 18 converts the signal S _B (t, Δν) into a function P _B (z, Δν) of the position z using Expression (9).
Convert to

【００５７】本発明では、以上のＢＯＴＤＡ信号の測定
と平行して、第１の光による後方レイリー散乱光の測定
も行う。光ファイバ４中で後方に散乱された、第１の光
による後方レイリー散乱光は、光方向性結合器３および
光分岐器７を介して第２の光フィルタ１３に導かれる。
第２の光フィルタ１３は、第１の光による後方レイリー
散乱光は通過させるが、これと異なる周波数の光、例え
ば、第２の光は遮断する特性を有する。このような特性
は、ファブリペローエタロン、ファイバグレーティン
グ、誘電体多層膜などで実現できる。第２の光フィルタ
１３を透過した後方レイリー散乱光は、第２の光検出器
１４により電気信号に変換され、第２の増幅器１５によ
り所望（所定）の大きさまで増幅された後に第２のＡＤ
変換器１６によりディジタル信号に変換される。そのデ
ィジタル信号は、所望（所定）の回数で、第２の平均化
処理装置１７により平均化される。この平均化された信
号をＳ_Ray（ｔ_Ray，Δν）とする。ディジタル信号処
理装置１８は、式（１０）を使用して、信号Ｓ_Ray（ｔ
_Ray，Δν）を、位置ｚの関数Ｐ_Ray（ｚ，Δν）に変
換する。In the present invention, the measurement of the backward Rayleigh scattered light by the first light is performed in parallel with the measurement of the BOTDA signal. The rear Rayleigh scattered light by the first light scattered backward in the optical fiber 4 is guided to the second optical filter 13 via the optical directional coupler 3 and the optical splitter 7.
The second optical filter 13 has a characteristic of passing backward Rayleigh scattered light by the first light but blocking light of a different frequency, for example, the second light. Such characteristics can be realized by a Fabry-Perot etalon, a fiber grating, a dielectric multilayer film, or the like. The rear Rayleigh scattered light transmitted through the second optical filter 13 is converted into an electric signal by the second photodetector 14, amplified to a desired (predetermined) magnitude by the second amplifier 15, and then converted to the second AD.
The signal is converted by the converter 16 into a digital signal. The digital signal is averaged by the second averaging device 17 a desired (predetermined) number of times. This averaged signal is defined as S _Ray (t _Ray , Δν). The digital signal processor 18 uses the equation (10) to _calculate the signal S _Ray (t
_Ray , Δν) is converted into a function P _Ray (z, Δν) of the position z.

【００５８】ディジタル信号処理装置１８は、このよう
にして測定した、Ｐ_B（ｚ，Δν）とＰ_Ray（ｚ，Δ
ν）の比である、ＢＹＲ（ｚ，Δν）＝Ｐ_B（ｚ，Δ
ν）／Ｐ_Ray（ｚ，Δν）を計算する（上式（８）参
照）。The digital signal processor 18 calculates P _B (z, Δν) and P _Ray (z, Δ
ν), BYR (z, Δν) = P _B (z, Δ
ν) / P _Ray (z, Δν) is calculated (see the above equation (8)).

【００５９】以上の測定を、ディジタル信号処理装置１
８の制御の下に周波数制御装置６により第１の光と第２
の光の周波数差Δνを変化させて実施することにより、
光ファイバ４の各位置ｚにおいて、ＢＹＲ（ｚ，Δν）
の値を最大とする｜Δν｜の値、すなわちブリルアン周
波数シフトν_B（ｚ）を、正確に求めることが可能とな
る。The above measurement is performed by the digital signal processor 1
The first light and the second light are controlled by the frequency control device 6 under the control of
By changing the frequency difference Δν of the light of
BYR (z, Δν) at each position z of the optical fiber 4
The value of | Δν | that maximizes the value of, that is, the Brillouin frequency shift ν _B (z) can be accurately obtained.

【００６０】特に、ブリルアン損失法の場合（Δνが−
ν_Bに近似の場合）、第１の光は、光ファイバ４を伝搬
するにつれ、ブリルアン効果により第２の光によって増
幅され、その第１の光の光パワー（光強度）は増大する
ため、ＢＯＴＤＡ信号および第１の光による後方レイリ
ー散乱光も増大し、その結果として精度の高い測定が可
能となる。In particular, in the case of the Brillouin loss method (Δν is −
(approximately ν _B ), the first light is amplified by the second light by the Brillouin effect as it propagates through the optical fiber 4, and the optical power (light intensity) of the first light increases. The backward Rayleigh scattered light due to the BOTDA signal and the first light also increases, and as a result, highly accurate measurement is possible.

【００６１】なお、ディジタル信号処理装置１８は以上
説明した信号処理の他に、光パルス変調器２、第１のＡ
Ｄ変換器１１、第１の平均化処理装置１２、第２のＡＤ
変換器１６、第２の平均化処理装置１７へタイミング信
号を供給することも行っている。Note that the digital signal processing device 18 includes the optical pulse modulator 2 and the first A
D converter 11, first averaging device 12, second AD
The timing signal is also supplied to the converter 16 and the second averaging processor 17.

【００６２】以上説明した第１の実施形態では、第２の
光フィルタ１３を使用して後方レイリー散乱光成分を他
の光の成分から分離している。しかし、この光フィルタ
１３に代えて、後方レイリー散乱光をコヒーレント検波
（光ヘテロダイン検波あるいは光ホモダイン検波）によ
り検出し、電気的フィルタにより他の光の成分の信号か
ら分離しても良いことは言うまでもない。In the first embodiment described above, the rear Rayleigh scattered light component is separated from other light components by using the second optical filter 13. However, it is needless to say that, instead of the optical filter 13, the backward Rayleigh scattered light may be detected by coherent detection (optical heterodyne detection or optical homodyne detection) and separated from other light component signals by an electric filter. No.

【００６３】（第２の実施形態）次に、本発明の第２の
実施形態の測定方法について説明する。(Second Embodiment) Next, a measuring method according to a second embodiment of the present invention will be described.

【００６４】本発明の第２の実施形態では、上述の系統
的測定誤差を、後方ラマン散乱光を使用して補正する。
第１の光（パルス光）による区間［ｚ，ｚ＋ｄｚ］から
の後方ラマン散乱光を入射端で測定すると、その受信パ
ワーＰ_Ram（ｚ，Δν）は次式で表すことが可能であ
る。In the second embodiment of the present invention, the above-described systematic measurement error is corrected by using backward Raman scattered light.
When the backward Raman scattered light from the section [z, z + dz] by the first light (pulse light) is measured at the incident end, the received power P _Ram (z, Δν) can be expressed by the following equation.

【００６５】[0065]

【数１０】Ｐ_Ram(z, Δν)=Ｐ₁ (z,Δν) ・Ｒ_Ram・dz・exp (-α₃z) （１１）ここでＲ_Ramは、後方ラマン散乱係数である。また、α
₃は後方ラマン光の周波数における光ファイバ４の損失
係数である。このとき、微小区間［ｚ_m，ｚ_m＋ｄｚ］
からの後方ラマン散乱光の受信パワーは、式（２）と式
（１１）から、P _Ram (z, Δν) = P ₁ (z, Δν) · R _Ram · dz · exp (−α ₃ z) (11) where R _Ram is a backward Raman scattering coefficient. Also, α
₃ is a loss coefficient of the optical fiber 4 at the frequency of the backward Raman light. At this time, the minute section [z _m , z _m + dz]
From the equations (2) and (11), the reception power of the backward Raman scattered light from

【００６６】[0066]

【数１１】Ｐ_Ram(z_m, Δν)=Ｐ₁・exp (-α₁ z_m- α₃ z_m) ・Ｒ_Ram・dz・Ｄ(z_m, Δν) （１２）となる。P _Ram (z _m , Δν) = P ₁ · exp (−α ₁ z _m −α ₃ z _m ) · R _Ram · dz · D (z _m , Δν) (12)

【００６７】次に、ＢＯＴＤＡ信号Ｐ_B（ｚ_m，Δν）
と後方ラマン散乱光信号Ｐ_Ram（ｚ_m，Δν）の比（＝
ＢＭＲ（ｚ_m，Δν））をとると、式（５）と式（１
２）からNext, the BOTDA signal P _B (z _m , Δν)
And the ratio of the backward Raman scattered light signal P _Ram (z _m , Δν) (=
BMR (z _m , Δν)), Equation (5) and Equation (1)
From 2)

【００６８】[0068]

【数１２】ＢＭＲ(z_m, Δν) ＝Ｐ_B(z_m, Δν)/Ｐ_Ram(z_m, Δν) ＝Ｐ₂・exp(α₃ z_m- α₂ z_m) ・g(Δν, ν_B2)/( Ａ・Ｒ_Ram）（１３）を得る。ＢＯＴＤＡの測定では、前述のように、Δνの
変化量は高々１ＧＨｚ程度であるので、そのときのα₃
およびα₂の周波数（波長）依存性は無視できる。よっ
て、両者の比をとることにより、Ｄ（ｚ_m，Δν）の項
がキャンセルされ、ＢＭＲ（ｚ_m，Δν）に含まれるΔ
νの依存性のある項は、ｇ（Δν，ν_B2）だけとなる。
従って、ＢＭＲ（ｚ_m，Δν）の最大値をとるΔνを測
定することにより、区間［ｚ_m，ｚ_m＋ｄｚ］における
ブリルアン周波数シフトの値ν_B2を正確に測定すること
が可能となる。BMR (z _m , Δν) = P _B (z _m , Δν) / P _Ram (z _m , Δν) = P ₂ · exp (α ₃ z _m -α ₂ z _m ) · g (Δν, ν _B2 ) / (A · R _Ram ) (13) is obtained. In the BOTDA measurement, as described above, the change amount of Δν is at most about 1 GHz, so that α ₃
And the frequency (wavelength) dependence of α ₂ can be neglected. Therefore, by taking the ratio of the two, the term of D (z _m , Δν) is canceled, and Δ included in BMR (z _m , Δν)
The only term that depends on ν is g (Δν, ν _B2 ).
Therefore, by measuring Δν that takes the maximum value of BMR (z _m , Δν), it becomes possible to accurately measure the Brillouin frequency shift value ν _B2 in the section [z _m , z _m + dz].

【００６９】以上の説明では、測定する区間は、
［ｚ_m，ｚ_m＋ｄｚ］に限ったが、任意の区間［ｚ，ｚ
＋ｄｚ］でも同様にしてブリルアン周波数シフトを正確
に測定可能であることは容易に分かる。In the above description, the section to be measured is
[Z _m , z _m + dz], but any interval [z, z
+ Dz], it can be easily understood that the Brillouin frequency shift can be accurately measured in the same manner.

【００７０】また、以上の説明では、ＢＯＴＤＡ信号お
よび後方ラマン散乱信号は、位置ｚの関数として表して
きたが、直接測定される値は、それぞれ時間の関数Ｓ_B
（ｔ，Δν）およびＳ_Ram（ｔ_Ray，Δν）である。こ
こでｔは、位置ｚとは前述の式（９）の関係で結ばれ
る。一方、ｔ_Ramは位置ｚとは次の関係で結ばれる。[0070] Further, in the above description, BOTDA signals and backward Raman scattering signal has been expressed as a function of position z, the value is directly measured, respectively time function S _B
(T, Δν) and S _Ram (t _Ray , Δν). Here, t is connected to the position z in the relationship of the above-described equation (9). On the other hand, t _Ram is connected to the position z in the following relationship.

【００７１】[0071]

【数１３】ｔ_Ram＝（１／Ｖ₁＋１／Ｖ₃）ｚ（１４）ここで、Ｖ₃は後方ラマン散乱光の波長における光ファ
イバ４中の光速である。従って、測定値Ｓ_B（ｔ，Δ
ν）およびＳ_Ram（ｔ_Ram，Δν）にそれぞれ式（９）
および式（１４）を代入して、位置の関数Ｐ_B（ｚ，Δ
ν）＝Ｓ_B（（１／Ｖ₁＋１／Ｖ₂）ｚ，Δν）、およ
びＰ_Ram（ｚ，Δν）＝Ｓ_Ram（（１／Ｖ₁＋１／
Ｖ₃）ｚ，Δν）に変換し、式（１３）に相当する比Ｂ
ＭＲ（ｚ，Δν）＝Ｐ_B（ｚ，Δν）／Ｐ_Ram（ｚ，Δ
ν）を求めることになる。そして、各位置ｚにおいてＢ
ＭＲ（ｚ，Δν）の値を最大とする｜Δν｜を求めるこ
とにより、ブリルアン周波数シフトの分布ν_B（ｚ）を
正確に測定することが可能となる。T _Ram = (1 / V ₁ + 1 / V ₃ ) z (14) where V ₃ is the speed of light in the optical fiber 4 at the wavelength of the backward Raman scattered light. Therefore, the measured value S _B (t, Δ
ν) and S _Ram (t _Ram , Δν) are given by the equations (9)
And equation (14), the position function P _B (z, Δ
ν) = S _B ((1 / V ₁ + 1 / V ₂ ) z, Δν) and P _Ram (z, Δν) = S _Ram ((1 / V ₁ + 1 /
V ₃ ) z, Δν) and the ratio B corresponding to equation (13)
MR (z, Δν) = P _B (z, Δν) / P _Ram (z, Δ
ν). Then, at each position z, B
By obtaining | Δν | that maximizes the value of MR (z, Δν), the distribution of Brillouin frequency shifts ν _B (z) can be accurately measured.

【００７２】光ファイバ４の長さが短い場合には、ｔが
ｔ_Ramに近似しているので、時間の関数同士の比（＝Ｓ
_B（ｔ，Δν）／Ｓ_Ram（ｔ_Ram，Δν））を求め、そ
の得られた値を式（９）あるいは式（１４）を代入した
ものをＢＭＲ（ｚ，Δν）とみなしても問題はない。し
かし、第１の実施形態と異なり、光ファイバ４の長さが
長い場合には、ｔがｔ_Ramとほぼ同じとはみなせなくな
る。これは、後方ラマン散乱光の周波数は、入射光であ
る第１の光の周波数から大きくシフトするため、Ｖ₃を
Ｖ₁で近似できないためである。ちなみに、石英光ファ
イバの場合は、このシフト量は約１３ＴＨｚ（波長換算
で約１００ｎｍ）である。従って、本発明の第２の実施
形態において、光ファイバ４の長さが長い場合には、上
述の時間の関数から位置の関数への変換を行った後、比
ＢＭＲ（ｚ，Δν）を求める必要がある。When the length of the optical fiber 4 is short, t is close to t _Ram , so that the ratio between the time functions (= S
_B (t, Δν) / S _Ram (t _Ram , Δν)) is obtained, and a value obtained by substituting equation (9) or equation (14) into BMR (z, Δν) is a problem. There is no. However, unlike the first embodiment, when the length of the optical fiber 4 is long, t cannot be considered to be substantially the same as t _Ram . This is the frequency of the backward Raman scattered light, in order to greatly shifted from the frequency of the first light is incident light is can not be approximated V ₃ at V _1. Incidentally, in the case of a quartz optical fiber, this shift amount is about 13 THz (about 100 nm in terms of wavelength). Therefore, in the second embodiment of the present invention, when the length of the optical fiber 4 is long, the ratio BMR (z, Δν) is obtained after the above-described conversion from the function of time to the function of position. There is a need.

【００７３】なお、後方ラマン散乱光には、波長が長波
長側にシフトする（すなわち、入射光より周波数が低く
なる）ストークス光と、逆に短波長側にシフトする（す
なわち、入射光より周波数が高くなる）反ストークス光
がある。本発明では両方を合わせたものを測定しても良
いし、何れか一方のみを測定しても良い。しかし、両方
を合わせたものを測定する場合には、光ファイバ４の長
さが長いと、ストークス光と反ストークス光が光ファイ
バ４を伝搬する時間の差が大きくなり、距離分解能が劣
化するという問題が生じる。また、一般にストークス光
のパワーは反ストークス光よりも大きく、常温では前者
は後者のおよそ５倍もある。また、低温になるほどその
差は拡大する。従って、ストークス光のみを利用するこ
とが一番望ましい。The backward Raman scattered light has Stokes light whose wavelength shifts to the longer wavelength side (ie, the frequency is lower than that of the incident light), and conversely shifts to the shorter wavelength side (ie, the frequency is lower than the incident light) There is anti-Stokes light. In the present invention, a combination of both may be measured, or only one of them may be measured. However, when measuring a combination of the two, if the length of the optical fiber 4 is long, the difference between the times when the Stokes light and the anti-Stokes light propagate through the optical fiber 4 becomes large, and the distance resolution deteriorates. Problems arise. In general, the power of Stokes light is larger than that of anti-Stokes light, and at room temperature, the former is about five times as large as the latter. The difference increases as the temperature decreases. Therefore, it is most desirable to use only Stokes light.

【００７４】また、後方レイリー散乱光を利用した、本
発明の第１の実施形態と、後方ラマン散乱光を利用した
本発明の第２の実施形態を比較すると、後者には以下の
ような特長がある。Also, comparing the first embodiment of the present invention utilizing backward Rayleigh scattered light with the second embodiment of the present invention utilizing backward Raman scattered light, the latter has the following features. There is.

【００７５】後方ラマン散乱光のパワーは、後方レイリ
ー散乱光に較べて、２桁あるいは３桁低いレベルであ
る。しかし、本発明のように、第１の光に狭線幅光源か
らの光を使用したときには、後方レイリー散乱光にフェ
ージングノイズ（fading noise) が発生する。このノイ
ズの振幅は後方散乱光の平均レベルと同等の大きさに達
し、また時間とともに変動する。このため、フェージン
グノイズは大きな測定誤差を生じさせる。一方、後方ラ
マン散乱光にはこのようなフェージングノイズは発生し
ない。これは、（ａ）後方ラマン散乱光は熱的擾乱によ
り発生し、フェージングノイズは自然に平均化されるた
め、（ｂ）および後方ラマン散乱光のスペクトル線幅は
広く（石英光ファイバの場合は約５００ＧＨｚ）、波長
に関する平均化が行われるためである。したがって、レ
ベル的に大きな後方レイリー散乱光を利用するよりも、
後方ラマン散乱光を利用した方が高精度な測定が可能で
ある。The power of the backward Raman scattered light is at a level two or three orders of magnitude lower than that of the backward Rayleigh scattered light. However, when light from a narrow line light source is used as the first light as in the present invention, fading noise is generated in the backward Rayleigh scattered light. The amplitude of this noise reaches a magnitude comparable to the average level of backscattered light and varies over time. For this reason, fading noise causes a large measurement error. On the other hand, such fading noise does not occur in the backward Raman scattered light. This is because (a) the spectral line width of (b) and the backward Raman scattered light is wide (in the case of a quartz optical fiber, since the backward Raman scattered light is generated by thermal disturbance and the fading noise is naturally averaged). This is because averaging with respect to wavelength is performed. Therefore, rather than using a large backward Rayleigh scattered light,
Higher precision measurement is possible using backward Raman scattered light.

【００７６】図４は、以上説明した本発明の第２の実施
形態における測定方法を実行する測定装置の構成を示
す。FIG. 4 shows a configuration of a measuring apparatus for executing the measuring method according to the second embodiment of the present invention described above.

【００７７】図４において、１９は第１の光による後方
ラマン散乱光は通過させるが、これと異なる周波数の
光、例えば、第２の光は遮断する特性を有する第３の光
フィルタである。第２フィルタ１３に代えて第３フィル
タ１９が設けられている以外は、その他の構成は、図３
の第１の実施形態での構成と同様であり、同一符号は同
様な機能を有するので、その詳細な説明は省略する。In FIG. 4, reference numeral 19 denotes a third optical filter having a characteristic of passing backward Raman scattered light by the first light but blocking light of a different frequency from this, for example, the second light. Other than that the third filter 19 is provided instead of the second filter 13, the other configuration is the same as that of FIG.
Since the configuration is the same as that of the first embodiment, and the same reference numerals have the same functions, detailed description thereof will be omitted.

【００７８】このように第３の光フィルタ１９を除く他
の構成部品は全て、図３に示した第１の実施形態のもの
と同一である。従って、ＢＯＴＤＡ信号の測定は、第１
の実施形態の場合と全く同じである。一方、後方ラマン
散乱光の測定は以下の通りに行う。すなわち、光ファイ
バ４中で後方に散乱された、第１の光による後方ラマン
散乱光は、光方向性結合器３および光分岐器７を介して
第３の光フィルタ１９に導かれる。第３の光フィルタ１
９は第１の光による後方ラマン散乱光は通過させるが、
これと異なる周波数の光、例えば、第２の光は遮断する
特性を有する。このような特性は、誘電体多層膜やファ
イバグレーディングなどで実現できる。As described above, all the components other than the third optical filter 19 are the same as those of the first embodiment shown in FIG. Therefore, the measurement of the BOTDA signal
This is exactly the same as the case of the embodiment. On the other hand, the measurement of the backward Raman scattered light is performed as follows. That is, the backward Raman scattered light by the first light scattered backward in the optical fiber 4 is guided to the third optical filter 19 via the optical directional coupler 3 and the optical splitter 7. Third optical filter 1
9 allows the backward Raman scattered light by the first light to pass,
Light having a different frequency from this, for example, the second light has a characteristic of blocking. Such characteristics can be realized by a dielectric multilayer film or fiber grading.

【００７９】第３の光フィルタ１９を透過した後方ラマ
ン散乱光は、第２の光検出器１４により電気信号に変換
され、第２の増幅器１５により所望（所定）の大きさま
で増幅された後に第２のＡ／Ｄ変換器１６によりディジ
タル信号に変換される。そのディジタル信号は、所望
（所定）の回数、第２の平均化処理装置１７により平均
化される。この平均化された信号をＳ_Ram（ｔ_Ram，Δ
ν）とする。ディジタル信号処理装置１８は、式（１
４）を使用して、信号Ｓ_Ram（ｔ_Ram，Δν）を、位置
ｚの関数Ｐ_Ram（ｚ，Δν）に変換する。The backward Raman scattered light transmitted through the third optical filter 19 is converted into an electric signal by the second photodetector 14 and amplified by the second amplifier 15 to a desired (predetermined) magnitude. 2 is converted into a digital signal by the A / D converter 16. The digital signal is averaged by the second averaging device 17 a desired (predetermined) number of times. This averaged signal is referred to as S _Ram (t _Ram , Δ
v). The digital signal processor 18 calculates the equation (1)
Using 4), convert the signal S _Ram (t _Ram , Δν) to a function P _Ram (z, Δν) of the position z.

【００８０】ディジタル信号処理装置１８は、このよう
にして測定したＰ_B（ｚ，Δν）とＰ_Ram（ｚ，Δν）
の比である、ＢＭＲ（ｚ，Δν）＝Ｐ_B（ｚ，Δν）／
Ｐ_Ram（ｚ，Δν）を計算する。The digital signal processor 18 calculates P _B (z, Δν) and P _Ram (z, Δν)
BMR (z, Δν) = P _B (z, Δν) /
Calculate P _Ram (z, Δν).

【００８１】以上の測定を、ディジタル信号処理装置１
８の制御の下に周波数制御装置６により、第１の光と第
２の光の周波数差Δνを逐次変化させて実施することに
より、光ファイバ４の各位置ｚにおいて、ＢＭＲ（ｚ，
Δν）の値を最大とする｜Δν｜の値、すなわちブルリ
アン周波数シフトν_B（ｚ）を、正確に求めることが可
能となる。The above-described measurement is performed by the digital signal processor 1
By controlling the frequency difference Δν between the first light and the second light sequentially by the frequency control device 6 under the control of the step 8, the BMR (z,
The value of | Δν | that maximizes the value of Δν), that is, the Brillouin frequency shift ν _B (z), can be accurately obtained.

【００８２】特に、ブルリアン損失法を採用した場合
（Δνと−ν_Bがほぼ同じ場合）は、第１の光は光ファ
イバ４を伝搬するにつれ、ブリルアン効果により第２の
光によって増幅され、その光パワーは増大するため、Ｂ
ＯＴＤＡ信号および第１の光による後方ラマン散乱光も
増大し、結果として、精度の高い測定が可能となる。In particular, when the Brillouin loss method is employed (when Δν and −ν _B are substantially the same), the first light is amplified by the second light by the Brillouin effect as it propagates through the optical fiber 4. Since the optical power increases, B
Back Raman scattered light due to the OTDA signal and the first light is also increased, and as a result, highly accurate measurement is possible.

【００８３】特に、第３の光フィルタ１９として、後方
ラマン散乱光のうち、ストークス光成分は通過させる
が、反ストークス光を含むその他の波長の光は遮断する
特性を有するものを使用すると、前述した理由により、
一層高精度に、なおかつ長距離にわたるブリルアン周波
数シフト分布の測定ができる。In particular, when the third optical filter 19 has a characteristic of transmitting the Stokes light component of the backward Raman scattered light but blocking light of other wavelengths including the anti-Stokes light, For the reason
The Brillouin frequency shift distribution can be measured with higher accuracy and over a long distance.

【００８４】[0084]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
後方レイリー散乱光あるいは後方ラマン散乱光パワー
の、２つの光（第１の光と第２の光）の周波数差Δν依
存性を測定し、その測定データを用いてＢＯＴＤＡ信号
のΔν依存性測定値を補正するようにしているので、光
ファイバのブリルアン周波数分布の高精度な測定が長距
離にわたり可能となるという効果が得られる。As described above, according to the present invention,
Measure the frequency difference Δν dependency of two lights (first light and second light) of the backward Rayleigh scattered light or backward Raman scattered light power, and use the measured data to measure the Δν dependency of the BOTDA signal Is corrected, it is possible to obtain an effect that highly accurate measurement of the Brillouin frequency distribution of the optical fiber can be performed over a long distance.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図１】（ａ）は、本発明を説明するための光ファイバ
のモデルを示す図であり、（ｂ）は、ブリルアン損失法
における第１の光のパワーの変化を示す図であり、
（ｃ）は、ブリルアン利得法における第１の光のパワー
の変化を示す図である。1A is a diagram showing a model of an optical fiber for explaining the present invention, and FIG. 1B is a diagram showing a change in power of first light in a Brillouin loss method;
(C) is a diagram showing a change in power of the first light in the Brillouin gain method.

【図２】（ａ）は、パワー変化係数Ｄ（ｚ_m，Δν）と
規格化したブリアン利得ｇ（Δν，ν_B2）／ｇ₀の｜Δ
ν｜依存性を示す図であり、（ｂ）は、ＢＯＴＤＡ信号
Ｐ_B（ｚ_m，Δν）の｜Δν｜依存性を示す図である。FIG. 2 (a) shows the power change coefficient D (z _m , Δν) and the normalized Brian gain g (Δν, ν _B2 ) / g ₀ | Δ
FIG. 7B is a diagram illustrating the ν | dependency, and FIG. 7B is a diagram illustrating the | Δν | dependency of the BOTDA signal P _B (z _m , Δν).

【図３】本発明による第１の実施形態の測定装置の構成
を示すブロック図である。FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of a measuring device according to the first embodiment of the present invention.

【図４】本発明による第２の実施形態の測定装置の構成
を示すブロック図である。FIG. 4 is a block diagram illustrating a configuration of a measuring apparatus according to a second embodiment of the present invention.

[Explanation of symbols]

１第１の狭線幅光源２光パルス変調器３光方向性結合器４光ファイバ５第２の狭線幅光源６周波数制御装置７光分岐器８第１の光フィルタ９第１の光検出器１０第１の増幅器１１第１のＡＤ変換器１２第１の平均化処理装置１３第２の光フィルタ１４第２の光検出器１５第２の増幅器１６第２のＡＤ変換器１７第２の平均化処理装置１８ディジタル信号処理装置１９第３の光フィルタ REFERENCE SIGNS LIST 1 first narrow line light source 2 optical pulse modulator 3 optical directional coupler 4 optical fiber 5 second narrow line light source 6 frequency controller 7 optical splitter 8 first optical filter 9 first light detection Device 10 First amplifier 11 First AD converter 12 First averaging processing device 13 Second optical filter 14 Second photodetector 15 Second amplifier 16 Second AD converter 17 Second Averaging processor 18 Digital signal processor 19 Third optical filter

Claims

[Claims]

1. An optical fiber in which two lights are propagated to face each other, at least one of the two lights is a pulse light, the pulse light is a first light, and the other light is a second light. The frequency ν1 of the first light and the frequency ν2 of the second light
The difference Δν = ν1-ν2 to match the near value of the Brillouin frequency shift [nu _B of the optical fiber, in this state, by the first light when the first light and the second light met increase of the amplified second optical power of the signal, or the difference Δν = ν1-ν2 frequency .nu.2 the frequency .nu.1 of the first light and the second light in the vicinity value -v _B In this state, when the first light and the second light meet in this state, the signal attenuates the power of the second light attenuated by the first light, and the signal The power of the first light is incident on the optical fiber, and then the first light and the second light meet and are amplified by the first light, or the first light is attenuated. A function of a delay time t until the second light reaches the point where the first light enters the optical fiber. And measured,
The measured value is defined as S _B (t, Δν),
_B (t, Δν) is measured for various Δν, and a Brillouin frequency shift distribution ν _B (z) is measured as a function of the position z in the length direction of the optical fiber based on the measurement data. The power of the backward Rayleigh scattered light due to the first light is measured as a function of the delay time t _Ray and this measured value is referred to as S
_Ray (t _Ray , Δν), and from the signal obtained by correcting S _B (t, Δν) with the S _Ray (t _Ray , Δν), a Brillouin frequency shift distribution ν _B (z) in the length direction of the optical fiber A Brillouin frequency shift distribution measuring method characterized by measuring

2. An optical fiber in which two lights are propagated to face each other, at least one of the two lights is a pulse light, the pulse light is a first light, and the other light is a second light. The frequency ν1 of the first light and the frequency ν2 of the second light
The difference Δν = ν1-ν2 to match the near value of the Brillouin frequency shift [nu _B of the optical fiber, in this state, by the first light when the first light and the second light met increase of the amplified second optical power of the signal, or the difference Δν = ν1-ν2 frequency .nu.2 the frequency .nu.1 of the first light and the second light in the vicinity value -v _B In this state, when the first light and the second light meet in this state, the signal attenuates the power of the second light attenuated by the first light, and the signal The power of the first light is incident on the optical fiber, and then the first light and the second light meet and are amplified by the first light, or the first light is attenuated. A function of a delay time t until the second light reaches the point where the first light enters the optical fiber. And measured,
The measured value is defined as S _B (t, Δν),
_B (t, Δν) is measured for various Δν, and a Brillouin frequency shift distribution ν _B (z) is measured as a function of the position z in the length direction of the optical fiber based on the measurement data. The power of the backward Raman scattered light from the first light is measured as a function of the delay time t _Ram , that is, as a function of the position z along the length of the optical fiber, and the measured value is expressed as S
_{_Ram} (t _{Ram, Δν)} and then, the S _B (t, Δν) said S _{_Ram} (t _Ram, Δν) from the corrected signal, the Brillouin frequency shift distribution in the longitudinal direction of the optical fiber ν _B (z) A Brillouin frequency shift distribution measuring method characterized by measuring

3. The method according to claim 1, wherein at least one of the two lights is a pulse light, the pulse light is a first light, the other light is a second light, and the two lights are opposed to an optical fiber. Light propagation means for propagating; a frequency ν1 of the first light and a frequency ν2 of the second light
And frequency control means capable of matching the near value of the -v _B the difference Δν = ν1-ν2 match the neighborhood value of the Brillouin frequency shift [nu _B of the optical fiber, or the frequency difference .DELTA..nu of the .DELTA..nu When the first light and the second light meet in a state in which is near the value of ν _B, the amount of increase in power of the second light amplified by the Brillouin effect as a signal,
Alternatively, when the first light and the second light meet in a state in which the Δν is in the vicinity of the −ν _B, the amount of power attenuation of the second light attenuated by the Brillouin effect is signaled. And the power of the signal, after the first light is incident on the optical fiber, the first light and the second light meet, amplified by the first light, or
First measuring means for measuring as a function of delay time t until the attenuated second light reaches the point where the first light has entered the optical fiber; and measuring by the first measuring means. The measured data
_B (t, Δν), and S _B for various frequency differences Δν
A Brillouin frequency shift measuring device comprising: a calculating means for calculating a Brillouin frequency shift distribution ν _B (z) in the longitudinal direction of the optical fiber from the data of (t, Δν). Second measuring means for measuring the power of the scattered light as a function of the delay time t _Ray ; and measuring data measured by the second measuring means as S
_{_Ray} (t _{Ray, Δν)} and the S _B (t, Δν) the S _{_Ray} (t _Ray, Δν) and a correcting means for correcting by the calculating means, the data corrected by said correction means A Brillouin frequency shift distribution measuring device for calculating a Brillouin frequency shift distribution ν _B (z) in a length direction of the optical fiber.

4. At least one of the two lights is a pulse light, the pulse light is a first light, the other light is a second light, and the two lights are opposed to an optical fiber. Light propagation means for propagating; a frequency ν1 of the first light and a frequency ν2 of the second light
And frequency control means capable of matching the near value of the -v _B the difference Δν = ν1-ν2 match the neighborhood value of the Brillouin frequency shift [nu _B of the optical fiber, or the frequency difference .DELTA..nu of the .DELTA..nu When the first light and the second light meet in a state in which is near the value of ν _B, the amount of increase in power of the second light amplified by the Brillouin effect as a signal,
Alternatively, when the first light and the second light meet in a state in which the Δν is in the vicinity of the −ν _B, the amount of power attenuation of the second light attenuated by the Brillouin effect is signaled. And the power of the signal, after the first light is incident on the optical fiber, the first light and the second light meet, amplified by the first light, or
First measuring means for measuring as a function of delay time t until the attenuated second light reaches the point where the first light has entered the optical fiber; and measuring by the first measuring means. The measured data
_B (t, Δν), and S _B for various frequency differences Δν
A Brillouin frequency shift measuring apparatus comprising: a calculating means for calculating a Brillouin frequency shift distribution ν _B (z) in the longitudinal direction of the optical fiber from the data of (t, Δν). Second measuring means for measuring the power of the scattered light as a function of the delay time t _Ram , and measuring data measured by the second measuring means as S
_{_Ram} (t _{Ram, Δν)} and the S _B (t, Δν) the S _{_Ram} (t _Ram, Δν) and a correcting means for correcting by the calculating means, the data corrected by said correction means A Brillouin frequency shift distribution measuring device for calculating a Brillouin frequency shift distribution ν _B (z) in a length direction of the optical fiber.

5. The Brillouin frequency shift distribution measuring method according to claim 2, wherein the backward Raman scattered light is Stokes light.

6. The Brillouin frequency shift distribution measuring apparatus according to claim 4, wherein said backward Raman scattered light is Stokes light.

7. A first light of pulse light is incident from one end of an optical fiber, and a second light is simultaneously incident from the other end of the optical fiber, and the first light and the second light are propagated in opposition. And a frequency ν1 of the first light and a frequency ν2 of the second light
Value (the [nu _B Brillouin frequency shift of the optical fiber) of the difference Δν = ν1-ν2 the -v _B or [nu _B corresponding to the power change amount of the second light and setting the proximity value, due to Brillouin effect of a step of detecting the S _B (t, Δν), the value S _{_Ray} (t _Ray, Δν) of the first light corresponds to the intensity of the backward Rayleigh scattering light and detecting the said S _B (t, Δν) , S _Ray (t _Ray , Δν) are functions P _B (z, Δν), P _Ray (z,
ΔV), BYR (z, Δν) = P _B (z, Δν) / P _Ray (z,
Δν), and the above steps are performed while changing Δν to maximize the value of the BYR (z, Δν) at each position z of the optical fiber, ie, the value of | Δν |, ie, Brillouin. Determining a frequency shift ν _B (z).

8. A first light of pulse light is incident from one end of an optical fiber, and a second light is simultaneously incident from the other end of the optical fiber, and the first light and the second light are propagated opposite to each other. And a frequency ν1 of the first light and a frequency ν2 of the second light
Value (the [nu _B Brillouin frequency shift of the optical fiber) of the difference Δν = ν1-ν2 the -v _B or [nu _B corresponding to the power change amount of the second light and setting the proximity value, due to Brillouin effect of a step of detecting the S _B (t, Δν), the value corresponding to the intensity of the backward Raman scattered light from the first light S _{_Ram} (t _Ram, Δν) a step of detecting, the S _B (t, Δν) , And S _Ram (t _Ram , Δν) as functions P _B (z, Δν) and P _Ram (z,
ΔMR), and BMR (z, Δν) = P _B (z, Δν) / P _Ram (z,
Δν), and all the above steps are performed while changing Δν to maximize the value of the BMR (z, Δν) at each position z of the optical fiber, that is, the value of | Δν |, ie, Brillouin. Determining a frequency shift ν _B (z).

9. A first light of pulse light is incident from one end of an optical fiber, and a second light is simultaneously incident from the other end of the optical fiber to propagate the first light and the second light in opposition. Light propagating means for causing the first light to have a frequency ν1 and the second light having a frequency ν2
And frequency control means for setting the value close (the [nu _B Brillouin frequency shift of the optical fiber) of the difference Δν = ν1-ν2 the -v _B or [nu _B of corresponding to the power change amount of the second light by the Brillouin effect First detecting means for detecting a value S _B (t, Δν) to be changed, and second detecting means for detecting a value S _Ray (t _Ray , Δν) corresponding to the intensity of the backward Rayleigh scattered light by the first light. And S _B (t, Δν) and S _Ray (t _Ray , Δν) are respectively converted into functions P _B (z, Δν) and P _Ray (z,
ΔV), BYR (z, Δν) = P _B (z, Δν) / P _Ray (z,
Δν). The arithmetic means performs all of the above processing by changing Δν via the frequency control means, and the BYR (z, Δν) at each position z of the optical fiber. )), The value of | Δν |, that is, the Brillouin frequency shift ν
A Brillouin frequency shift distribution measuring device for obtaining _B (z).

10. A first pulse light from one end of an optical fiber.
Light propagating means for inputting light, simultaneously inputting second light from the other end of the optical fiber, and propagating the first light and the second light in opposition to each other; a frequency ν1 of the first light; The frequency ν2 of the second light
And frequency control means for setting the value close (the [nu _B Brillouin frequency shift of the optical fiber) of the difference Δν = ν1-ν2 the -v _B or [nu _B of corresponding to the power change amount of the second light by the Brillouin effect First detecting means for detecting a value S _B (t, Δν), and second detecting means for detecting a value S _Ram (t _Ram , Δν) corresponding to the intensity of the backward Raman scattered light by the first light. And S _B (t, Δν) and S _Ram (t _Ram , Δν) are respectively converted into functions P _B (z, Δν) and P _Ram (z,
ΔMR), and BMR (z, Δν) = P _B (z, Δν) / P _Ram (z,
Δν). The arithmetic means performs all of the above processing by changing Δν via the frequency control means, and executes the BMR (z, z, at each position z of the optical fiber. Δν) to maximize the value of Δν), that is, the Brillouin frequency shift ν _B
A Brillouin frequency shift distribution measuring device for obtaining (z).

11. The Brillouin frequency shifter according to claim 10, wherein said second detector has an optical filter or a coherent detector for passing only the Stokes light component of the backward Raman scattered light. Distribution measuring device.