光纤特性测定装置以及光纤特性测定方法与流程

1.本发明涉及光纤特性测定装置以及光纤特性测定方法。


背景技术：

2.光纤特性测定装置为：使连续光或脉冲光入射到被测定光纤，检测被测定光纤内产生的散射光或反射光，测定被测定光纤在长度方向上的温度分布或变形(歪
み
)分布、被测定光纤的振动和其他的特性的装置。在该光纤特性测定装置中，由于检测到的散射光或反射光根据对被测定光纤带来影响的物理量(例如温度或变形)而变化，所以被测定光纤本身作为传感器被使用。
3.这样的光纤特性测定装置之一有bocdr(brillouin optical correlation domain reflectometry(布里渊光相关域反射仪))方式的装置。bocdr方式的光纤特性测定装置使作为频率调制后的连续光的泵浦光从被测定光纤的一端入射，检测使从被测定光纤的一端射出的布里渊散射光和参考光(与泵浦光同样的被频率调制后的光)干涉后的光。而后，根据得到的检测信号而得到布里渊散射光的光谱(以下称“布里渊增益光谱”)，通过求得针对布里渊散射光的入射光的频率偏移量(以下称“布里渊频移量”)来测定被测定光纤的特性。
4.在bocdr方式的光纤特性测定装置中，通过使布里渊散射光和参考光干涉，选择性地提取在被测定光纤中出现“相关峰值”的特定的位置中的布里渊散射光。在此，通过扫描泵浦光和参考光的调制频率，能够使相关峰值沿着被测定光纤的长度方向移动。因此，通过一边移动相关峰值一边求得出现各相关峰值的位置中的布里渊频移量，能够测定被测定光纤的长度方向上的温度分布或变形分布。另外，关于bocdr方式的光纤特性测定装置的详细内容希望参考例如以下的专利文献1。
5.现有技术文献
6.专利文献
7.专利文献1：日本特许第5105302号公报


技术实现要素：

8.发明要解决的课题
9.然而，通过上述的bocdr方式的光纤特性测定装置求得的布里渊频移量表示入射光的频率和布里渊增益光谱的峰值频率的差。因此，为了求得布里渊频移量，在得到布里渊增益光谱之上还有求得其峰值频率的必要。在此，由于为了得到布里渊增益光谱，有进行检测信号的频率扫描的必要，因此有着测定时间变长这一问题。
10.本发明鉴于上述事项而完成，目的在于提供一种能够在更短时间内测定被测定光纤的特性的光纤特性测定装置和光纤特性测定方法。
11.用于解决课题的手段
12.为了解决上述课题，本发明的一方式所涉及的光纤特性测定装置(1～3)具备：检
测使光入射到光纤(fut)得到的布里渊散射光(ls)的光检测部(15、15a)；根据由所述光检测部所输出的检测信号(s1～s3)得到预先规定的基准频率(f1、f2)中的信号强度的强度取得部(16、16a)；以及根据由所述强度取得部取得的所述基准频率中的信号强度，求得作为所述布里渊散射光的光谱的布里渊增益光谱的峰值频率，测定所述光纤的特性的测定部(18、18a、18b)。
13.此外，本发明的一方式所涉及的光纤特性测定装置，所述基准频率是在所述光纤被放置在预先规定的基准环境下的状态下得到的基准布里渊增益光谱的频带内的频率。
14.此外，本发明的一方式所涉及的光纤特性测定装置，所述基准频率是所述基准布里渊增益光谱的斜率变为最大的频率。
15.此外，本发明的一方式所涉及的光纤特性测定装置，所述基准频率为夹着所述基准布里渊增益光谱的峰值频率的2个频率。
16.此外，本发明的一方式所涉及的光纤特性测定装置具备：存储将所述基准频率中的信号强度变换为所述布里渊增益光谱的峰值频率的变换信息的存储部(18a)，所述测定部使用所述存储部中存储的所述变换信息，根据所述强度取得部取得的所述基准频率中的信号强度，求得所述布里渊增益光谱的峰值频率。
17.此外，本发明的一方式所涉及的光纤特性测定装置具备：输出频率调制后的连续光(l1)的光源部(11)；将所述连续光分支为泵浦光(lp)和参考光(lr)的第1光分支部(12)；以及使所述泵浦光从所述光纤的一端入射，并输出在所述光纤内产生的所述布里渊散射光的第2光分支部(14)，所述光检测部检测所述布里渊散射光和所述参考光的干涉光。
18.在此，本发明的一方式所涉及的光纤特性测定装置，所述光检测部具备：将所述参考光分离为偏振方向互相正交的第1参考光(lr1)和第2参考光(lr2)的第1分离元件(22a)；将所述布里渊散射光分离为偏振方向与所述第1参考光相同的第1散射光(ls1)和偏振方向与所述第2参考光相同的第2散射光(ls2)的第2分离元件(22b)；检测所述第1散射光和所述第1参考光的干涉光的第1检测器(23a)；以及检测所述第2散射光和所述第2参考光的干涉光的第2检测器(23b)，所述强度取得部根据由所述第1检测器输出的检测信号，得到作为所述基准频率中的信号强度的第1信号强度，并且根据由所述第2检测器输出的检测信号，得到作为所述基准频率中的信号强度的第2信号强度，所述测定部根据由所述强度取得部得到的所述第1信号强度和所述第2信号强度，求得所述布里渊增益光谱的峰值频率。
19.或者，本发明的一方式所涉及的光纤特性测定装置具备将所述参考光的偏振方向交替地切换为互相正交的第1方向和第2方向的偏振切换器(30)，所述强度取得部根据在所述参考光的偏振方向通过所述偏振切换器被切换为所述第1方向时从所述光检测部输出的所述检测信号而得到作为所述基准频率中的信号强度的第1信号强度，并且根据在所述参考光的偏振方向通过所述偏振切换器被切换为所述第2方向时从所述光检测部输出的所述检测信号而得到作为所述基准频率中的信号强度的第2信号强度，所述测定部根据由所述强度取得部得到的所述第1信号强度和所述第2信号强度，求得所述布里渊增益光谱的峰值频率。
20.或者，本发明的一方式所涉及的光纤特性测定装置具备使所述参考光的偏振状态随着时间而随机地变化的偏振扰频器(40)。
21.此外，本发明的一方式所涉及的光纤特性测定装置具备在所述第1光分支部和所
述第2光分支部之间使所述泵浦光延迟的光延迟部(13)。
22.本发明的一方式所涉及的光纤特性测定方法，通过光检测部(15、15a)，检测使光入射到光纤(fut)而得到的布里渊散射光(ls)，通过强度取得部(16、16a)，根据从所述光检测部输出的检测信号(s1～s3)，得到预先规定的基准频率(f1、f2)中的信号强度，通过测定部(18、18a、18b)，根据由所述强度取得部取得的所述基准频率中的信号强度，求得作为所述布里渊散射光的光谱的布里渊增益光谱的峰值频率，测定所述光纤的特性。
23.此外，在本发明的一方式所涉及的光纤特性测定方法中，所述基准频率是在所述光纤被放置在预先规定的基准环境下的状态下得到的基准布里渊增益光谱的频带内的频率。
24.此外，在本发明的一方式所涉及的光纤特性测定方法中，所述基准频率是所述基准布里渊增益光谱的斜率变为最大的频率。
25.此外，在本发明的一方式所涉及的光纤特性测定方法中，所述基准频率为夹着所述基准布里渊增益光谱的峰值频率的2个频率。
26.此外，在本发明的一方式所涉及的光纤特性测定方法中，通过存储部(18a)存储将所述基准频率中的信号强度变换为所述布里渊增益光谱的峰值频率的变换信息，通过所述测定部,使用所述存储部中存储的所述变换信息，根据由所述强度取得部取得的所述基准频率中的信号强度，求得所述布里渊增益光谱的峰值频率。
27.此外，在本发明的一方式所涉及的光纤特性测定方法中，通过光源部(11)，输出频率调制后的连续光(l1)，通过第1光分支部(12)将所述连续光分支为泵浦光(lp)和参考光(lr)，通过第2光分支部(14)使所述泵浦光从所述光纤的一端入射，输出在所述光纤内产生的所述布里渊散射光，通过所述光检测部，检测所述布里渊散射光和所述参考光的干涉光。
28.此外，在本发明的一方式所涉及的光纤特性测定方法中，所述光检测部具备第1分离元件(22a)、第2分离元件(22b)、第1检测器(23a)和第2检测器(23b)，通过所述第1分离元件，将所述参考光分离为偏振方向互相正交的第1参考光和第2参考光，通过所述第2分离元件，将所述布里渊散射光分离为偏振方向与所述第1参考光相同的第1散射光和偏振方向与所述第2参考光相同的第2散射光，通过所述第1检测器检测所述第1散射光和所述第1参考光的干涉光，通过所述第2检测器检测所述第2散射光和所述第2参考光的干涉光，通过所述强度取得部根据由所述第1检测器输出的检测信号而得到作为所述基准频率中的信号强度的第1信号强度，根据由所述第2检测器输出的检测信号而得到作为所述基准频率中的信号强度的第2信号强度，通过所述测定部，根据由所述强度取得部得到的所述第1信号强度以及所述第2信号强度，求得所述布里渊增益光谱的峰值频率。
29.此外，在本发明的一方式所涉及的光纤特性测定方法中，通过偏振切换器(30)，将所述参考光的偏振方向交替地切换为互相正交的第1方向和第2方向，通过所述强度取得部，根据在所述参考光的偏振方向通过所述偏振切换器被切换为所述第1方向时从所述光检测部输出的所述检测信号，得到作为所述基准频率中的信号强度的第1信号强度，通过所述强度取得部根据在所述参考光的偏振方向通过所述偏振切换器被切换为所述第2方向时从所述光检测部输出的所述检测信号，得到作为所述基准频率中的信号强度的第2信号强度，通过所述测定部，根据由所述强度取得部得到的所述第1信号强度和所述第2信号强度，求得所述布里渊增益光谱的峰值频率。
30.此外，在本发明的一方式所涉及的光纤特性测定方法中，通过偏振扰频器(40)使所述参考光的偏振状态随着时间而随机地变化。
31.此外，在本发明的一方式所涉及的光纤特性测定方法中，通过光延迟部(13)，在所述第1光分支部和所述第2光分支部之间使所述泵浦光延迟。
32.本发明更多的特征和方式能够参考附图，从以下叙述的实施方式的详细说明中明确。
33.发明效果
34.根据本发明，具有能够在更短时间内测定被测定光纤的特性的效果。
附图说明
35.图1是表示本发明的第1实施方式所涉及的光纤特性测定装置的主要部分结构的框图。
36.图2是表示本发明的第1实施方式中的预先规定的基准频率中的信号强度和布里渊增益光谱的峰值频率的关系的图。
37.图3是表示本发明的第1实施方式所涉及的光纤特性测定装置的动作例的流程图。
38.图4是表示本发明的第2实施方式所涉及的光纤特性测定装置的主要部分结构的框图。
39.图5是表示本发明的第2实施方式所涉及的光纤特性测定装置的动作例的流程图。
40.图6是表示本发明的第3实施方式所涉及的光纤特性测定装置的主要部分结构的框图。
41.图7是表示预先规定的多个基准频率中的信号强度和布里渊增益光谱的峰值频率的关系的图。
具体实施方式
42.以下，参考附图，关于本发明的实施方式所涉及的光纤特性测定装置以及光纤特性测定方法进行详细地说明。以下中，首先关于本发明的实施方式的概要进行说明，然后关于本发明的各实施方式的详细内容进行说明。
43.[概要]
[0044]
本发明的实施方式，能够在更短时间内测定被测定光纤的特性。在此，为了测定被测定光纤的特性，有在按在测定光纤的长度方向上被设定的每个测定点得到布里渊增益光谱的基础上求得其峰值频率的必要。为了得到布里渊增益光谱，有进行检测信号的频率扫描的必要。例如，在将10.6～11.1[ghz]的频带以频率1[mhz]刻度为单位进行频率扫描的情况下，有进行501次检测信号的测定(采样)的必要。此外，由于从被测定光纤射出的布里渊散射光很微弱，所以得到的布里渊增益光谱中几乎都重叠了噪声。在光纤特性测定装置中，为了除去布里渊增益光谱上重叠的噪声，会进行遍及多次求得布里渊增益光谱并平均化的处理。该处理由于会按在被测定光纤的长度方向上被设定的每个测定点而进行，因此测定时间会变长。
[0045]
本发明的实施方式，根据使光入射到被测定光纤而得到的布里渊散射光的检测信号，得到预先规定的基准频率中的信号强度。而后，根据得到的基准频率中的信号强度求得
布里渊增益光谱的峰值频率，以测定被测定光纤的特性。即，在本实施方式中，不用对布里渊散射光的检测信号进行频率扫描，而仅仅根据预先规定的基准频率中的信号强度求得布里渊增益光谱的峰值频率，以测定被测定光纤的特性。由此，能够在更短时间内测定被测定光纤的特性。
[0046]
[第1实施方式]
[0047]
《光纤特性测定装置的结构》
[0048]
图1是表示本发明的第1实施方式所涉及的光纤特性测定装置的主要部分结构的框图。如图1所示，本实施方式的光纤特性测定装置1具备光源部11、第1光分支部12、光延迟部13、第2光分支部14、光检测部15、强度取得部16、数字化仪17、以及测定部18。该结构的光纤特性测定装置1是基于使泵浦光lp入射到被测定光纤fut得到的布里渊散射光ls来测定被测定光纤fut的特性的、所谓的bocdr方式的测定装置。
[0049]
上述的泵浦光lp是被频率调制后的连续光。上述的布里渊散射光ls是由被测定光纤fut内的布里渊散射产生的后向散射光。另外，被测定光纤fut可以基于泵浦光lp的波长等而使用任意的光纤。此外，在本实施方式中，为了使说明简单，被测定光纤fut中仅仅出现1个相关峰值。
[0050]
在此，在光源部11和第1光分支部12之间、第1光分支部12和光检测部15之间、以及光检测部15的内部通过例如保偏光纤(pmf：polarization maintaining fiber)连接。这是为了维持连续光l1和参考光lr(详细后述)的偏振状态。与此相对，第1光分支部12和第2光分支部14之间(包含光延迟部13)以及第2光分支部14和光检测部15之间用例如单模光纤(smf：single mode fiber)连接。另外，在本实施方式中，假设为被测定光纤fut为单模光纤。
[0051]
光源部11具备光源11a和调制部11b，在测定部18的控制下输出频率调制后的连续光l1。光源11a具备例如分布反馈激光二极管(dfb-ld：distributed feed-back laser diode)等半导体激光器元件，输出根据从调制部11b输出的调制信号m1而频率调制后的直线偏振的连续光l1。调制部11b在测定部18的控制下，输出用于对从光源11a输出的连续光l1进行频率调制的调制信号m1。该调制信号m1是例如正弦波状的信号，通过测定部18来控制其频率(调制频率fm)和振幅。
[0052]
第1光分支部12将从光源部11输出的连续光l1分支为预先规定的强度比(例如1比1)的泵浦光lp和参考光lr。光延迟部13使由第1光分支部12分支的泵浦光lp仅延迟规定时间。光延迟部13包含例如规定长度的光纤(例如单模光纤)。通过变更光纤的长度，能够调节延迟时间。设置这样的光延迟部13是为了在被测定光纤fut的外部配置即使进行调制频率fm的扫描出现的位置也不会移动的0次相关峰值。另外，光延迟部13也可以设置在第1光分支部12和光检测部15之间。
[0053]
第2光分支部14具备第1端口、第2端口、以及第3端口。第1端口经由光延迟部13与第1光分支部12连接。第2端口与被测定光纤fut连接。第3端口与光检测部15连接。第2光分支部14将从第1端口输入的泵浦光lp向第2端口输出。此外，将从第2端口输入的来自被测定光纤fut的布里渊散射光ls向第3端口输出。这样的第2光分支部14可以是例如光循环器。
[0054]
光检测部15检测从第2光分支部14的第3端口输出的布里渊散射光ls(来自被测定光纤fut的布里渊散射光ls)。具体而言，光检测部15通过使从第2光分支部14的第3端口输
出的布里渊散射光ls和从第1光分支部12输出的参考光lr进行干涉来进行光外差探测。
[0055]
光检测部15具备偏振旋转器21、偏振分离元件22a(第1分离元件)、偏振分离元件22b(第2分离元件)、检测器23a(第1检测器)、以及检测器23b(第2检测器)。偏振旋转器21使从第1光分支部12输出的参考光lr的偏振方向仅旋转π/4(45
°
)。该偏振旋转器21可以是例如法拉第旋转器。
[0056]
偏振分离元件22a将经由了偏振旋转器21的参考光lr分离为偏振方向互相正交的参考光lr1(第1参考光)和参考光lr2(第2参考光)。另外，以下为了容易理解，将参考光lr1的偏振方向称为“x方向”，将参考光lr2的偏振方向称为“y方向”。另外，x方向是与例如从第1光分支部12输出的参考光lr(经由偏振旋转器21前的参考光lr)的偏振方向相同的方向。
[0057]
偏振分离元件22b将从第2光分支部14的第3端口输出的布里渊散射光ls分离为偏振方向互相正交的散射光ls1(第1散射光)和散射光ls2(第2散射光)。在此，散射光ls1的偏振方向与参考光lr1的偏振方向同为x方向，散射光ls2的偏振方向与参考光lr2的偏振方向同为y方向。
[0058]
检测器23a通过使由偏振分离元件22a分离出的参考光lr1和由偏振分离元件22b分离出的散射光ls1进行干涉来进行光外差探测。例如，检测器23a具备将2个光电二极管(pd:photo diode)串联连接形成的平衡光电二极管，通过2个光电二极管分别受光参考光lr1和散射光ls1的干涉光。从检测器23a输出作为表示参考光lr1和散射光ls1的频率差分的干涉信号(差拍(beat)信号)的检测信号s1。
[0059]
检测器23b通过使由偏振分离元件22a分离出的参考光lr2和由偏振分离元件22b分离出的散射光ls2进行干涉来进行光外差探测。检测器23b与检测器23a同样地，例如，具备平衡光电二极管，通过2个光电二极管分别受光参考光lr2和散射光ls2的干涉光。从检测器23b输出作为表示参考光lr2和散射光ls2的频率差分的干涉信号(差拍信号)的检测信号s2。
[0060]
在此，在光检测部15中，如上所述，分为偏振方向为x方向的成分(散射光ls1、参考光lr1)和偏振方向为y方向的成分(散射光ls2、参考光lr2)。而后，分开地得到偏振方向为x方向的成分的检测信号s1和偏振方向为y方向的成分的检测信号s2。这样做是为了抑制依赖于参考光lr和布里渊散射光ls的相对的偏振状态的布里渊增益光谱的变动。
[0061]
强度取得部16根据由光检测部15输出的检测信号s1、s2得到预先规定的基准频率f1(参考图2：详细后述)中的信号强度。具体而言，强度取得部16具备2个频谱分析仪(esa：electrical spectrum analyzer，电子频谱分析仪)24a、24b。频谱分析仪24a根据由光检测部15的检测器23a输出的检测信号s1得到基准频率f1中的信号强度(第1信号强度)。频谱分析仪24b根据由光检测部15的检测器23b输出的检测信号s2得到基准频率f1中的信号强度(第2信号强度)。
[0062]
这样，在强度取得部16中，根据由光检测部15输出的检测信号s1、s2得到基准频率f1中的信号强度，是为了在更短时间内测定被测定光纤fut的特性。即，在本实施方式中，不进行对从光检测部15输出的检测信号s1、s2进行频率扫描来求得布里渊增益光谱的处理，而是通过仅得到基准频率f1中的信号强度，由此来缩短测定需要的时间。
[0063]
数字化仪17具备a/d变换器25a、25b，将由强度取得部16得到的信号强度变换为数字信号。具体而言，a/d变换器25a将由强度取得部16的频谱分析仪24a得到的信号强度变换
为数字信号。a/d变换器25b将由强度取得部16的频谱分析仪24b得到的信号强度变换为数字信号。另外，将通过a/d变换器25a变换为数字信号后的信号强度作为i
x
，将通过a/d变换器25b变换为数字信号的信号强度作为iy。
[0064]
测定部18使用从数字化仪17输出的2个数字信号(i
x
，iy)求得布里渊增益光谱的峰值频率。具体而言，测定部18进行第1处理，该第1处理求得由数字化仪17输出的2个数字信号的平方和平方根(√(i
x2
i
y2
))。测定部18进行第2处理，该第2处理通过对由第1处理得到的平方和平方根乘以存储于存储部18a的变换系数，来求得布里渊增益光谱的峰值频率。
[0065]
在此，上述的存储于存储部18a的变换系数是将基准频率f1中的信号强度变换为布里渊增益光谱的峰值频率的系数(变换信息)。另外，为了减轻噪声的影响，测定部18也可以遍及多次进行上述的第1处理，求得得到的多个平方和平方根的平均值。
[0066]
此外，测定部18通过根据求得的布里渊增益光谱的峰值频率来求得布里渊频移量，以测定被测定光纤fut的特性。该测定部18可以包含将求得的布里渊频移量作为变形或温度等物理信息来显示的显示部。此外，也可以将被测定光纤fut的变形或温度等信息解释为意味着作为其测定对象的物体的状态的信息并显示于显示部。显示部为例如液晶显示装置或有机el(electro luminescence，电致发光)显示装置等。
[0067]
此外，测定部18统一控制光纤特性测定装置1的动作。例如，测定部18控制被设置于光源部11的调制部11b，使从光源部11输出的连续光l1的调制频率fm变更。使连续光l1的调制频率fm变更是为了使相关峰值沿着例如被测定光纤fut的长度方向上移动。另外，测定部18能够通过例如个人计算机等计算机来实现。
[0068]
图2是表示本发明的第1实施方式中的预先规定的基准频率中的信号强度和布里渊增益光谱的峰值频率的关系的图。图2中表示横轴取频率、纵轴取信号强度的布里渊增益光谱的一例。图2所示的例子中，表示了3个布里渊增益光谱，分别为g0、g1、g2。
[0069]
布里渊增益光谱g0是被测定光纤fut放置在预先规定的基准环境下的状态下得到的(基准布里渊增益光谱)。与此相对，图2中的布里渊增益光谱g1、g2是放置在与基准环境不同的环境下的状态下得到的。在此，预先规定的基准环境是指例如被测定光纤fut周围的温度为预先规定的温度(例如室温25℃)、对被测定光纤fut没有施加变形的环境。此外，与基准环境不同的环境是指例如对被测定光纤fut施加变形的环境。
[0070]
如图2所示，被测定光纤fut放置在预先规定的基准环境下的状态下得到的布里渊增益光谱g0的峰值频率为fp0。通过对被测定光纤fut施加变形，布里渊增益光谱向低频侧或高频侧偏移。由此，明确布里渊增益光谱g1的峰值频率变为fp1，布里渊增益光谱g2的峰值频率变为fp2。
[0071]
前述的基准频率f1被规定为被测定光纤fut放置在预先规定的基准环境下的状态下得到的布里渊增益光谱g0的频带内的频率。具体而言，基准频率f1被规定为通过布里渊增益光谱偏移而信号强度大幅变化的频率。例如，基准频率f1被规定为使布里渊增益光谱g0的斜率变为最大的频率。
[0072]
在图2所示的例子中，在得到布里渊增益光谱g0
が
的情况下的基准频率f1中的信号强度为i2。与此相对，在得到布里渊增益光谱g1的情况下的基准频率f1中的信号强度为比i2更大的i3，另一方面，在得到布里渊增益光谱g2的情况下的基准频率f1中的信号强度为比i2更小的i1。
[0073]
在此，布里渊增益光谱的偏移量(布里渊增益光谱的峰值频率的变化量)和基准频率f1中的信号强度的变化量是一对一的关系。因此，若知道基准频率f1中的信号强度，则能够求得布里渊增益光谱的峰值频率。测定部18的存储部18a中，作为表示上述关系的信息，存储了将基准频率f1中的信号强度变换为布里渊增益光谱的峰值频率的系数。测定部18使用存储部18a中存储的系数来将基准频率f1中的信号强度(√(i
x2
i
y2
))变换为布里渊增益光谱的峰值频率。
[0074]
《光纤特性测定装置的动作》
[0075]
图3是表示本发明的第1实施方式所涉及的光纤特性测定装置的动作例的流程图。图3所示的流程图表示在测定在被测定光纤fut的长度方向上被设定的1个测定点的特性时的动作。另外，图3所示的流程图是通过对例如光纤特性测定装置1进行测定开始的指示而开始的。
[0076]
当图3所示的流程图的处理开始时，首先，设置于光源部11的调制部11b通过测定部18被控制，从光源11a输出由调制频率fm进行频率调制后的直线偏振的连续光l1(步骤s11)。从光源11a输出的连续光l1入射到第1光分支部12并分支为泵浦光lp和参考光lr(步骤s12)。
[0077]
分支的泵浦光lp依次经由光延迟部13和第2光分支部14而入射到被测定光纤fut(步骤s13)，在被测定光纤fut内传播。随之，在被测定光纤fut内依次产生布里渊散射光ls(后向散射光)。在此，在被测定光纤fut内产生的布里渊散射光ls受到速度依赖于被测定光纤fut的变形或温度而变化的声波的影响，其频率会偏移。
[0078]
例如，若假设为从光源部11输出的连续光l1的波长为约1.55[μm]，则在被测定光纤fut内产生的布里渊散射光ls对于上述的连续光l1，频率会偏移例如10.8[ghz]的程度。该布里渊频移量根据施加于被测定光纤fut的变形或温度而变动。
[0079]
在被测定光纤fut内产生的布里渊散射光ls在与泵浦光lp的传播方向相反的方向中传播并从被测定光纤fut的一端射出。从光纤fut的一端射出的布里渊散射光ls经由第2光分支部14向光检测部15入射。而后，光检测部15使用由第1光分支部12分支的参考光lr来检测布里渊散射光ls(步骤s14：检测步骤)。
[0080]
具体而言，入射到光检测部15的布里渊散射光ls通过偏振分离元件22b被分离为偏振方向为x方向的散射光ls1和偏振方向为y方向的散射光ls2。此外，入射到光检测部15的参考光lr，首先，偏振方向通过偏振旋转器21仅被旋转π/4，然后，通过偏振分离元件22a被分离为偏振方向为x方向的参考光lr1和偏振方向为y方向的参考光lr2。
[0081]
而后，检测器23a通过使由偏振分离元件22a分离的参考光lr1和由偏振分离元件22b分离的散射光ls1干涉来进行光外差探测。由此，从检测器23a输出作为表示参考光lr1和散射光ls1的频率差分的干涉信号(差拍信号)的检测信号s1。同样地，检测器23b通过使由偏振分离元件22a分离的参考光lr2和由偏振分离元件22b分离的散射光ls2干涉来进行光外差探测。由此，从检测器23b输出作为表示参考光lr2和散射光ls2的频率差分的干涉信号(差拍信号)的检测信号s2。
[0082]
从光检测部15输出的检测信号s1、s2输入到强度取得部16。强度取得部16根据检测信号s1、s2得到预先规定的基准频率f1中的信号强度(步骤s15：强度取得步骤)。具体而言，频谱分析仪24a根据检测信号s1得到基准频率f1中的信号强度(第1信号强度)。此外，频
谱分析仪24b根据检测信号s2得到基准频率f1中的信号强度(第2信号强度)。
[0083]
由强度取得部16取得的基准频率f1中的信号强度通过数字化仪17变换为数字信号(i
x
，iy)并输入到测定部18。这样，测定部18使用从数字化仪17输出的2个数字信号(i
x
，iy)来求得布里渊增益光谱的峰值频率(步骤s16：测定步骤)。
[0084]
具体而言，首先，测定部18求得从数字化仪17输出的2个数字信号的平方和平方根(√(i
x2
i
y2
))(第1处理)。接着，测定部18通过对由第1处理得到的平方和平方根乘以存储于存储部18a的变换系数，来求得布里渊增益光谱的峰值频率(第2处理)。另外，为了减轻噪声的影响，也可以遍及多次进行步骤s14、s15的处理，并且遍及多次进行上述的第1处理，求得得到的多个平方和平方根的平均值。
[0085]
例如，在由上述的第1处理求得的平方和平方根为图2所示的强度i1的情况下，通过进行上述的第2处理，求得作为布里渊增益光谱的峰值频率的fp2。此外，在由上述的第1处理求得的平方和平方根为图2所示的强度i2的情况下，通过进行上述的第2处理，求得作为布里渊增益光谱的峰值频率的fp0。此外，在由上述的第1处理求得的平方和平方根为图2所示的强度i3的情况下，通过进行上述的第2处理，求得作为布里渊增益光谱的峰值频率的fp1。
[0086]
当以上的处理结束时，测定部18通过根据布里渊增益光谱的峰值频率求得布里渊频移量来测定被测定光纤fut的特性(步骤s17：测定步骤)。例如，测定部18根据布里渊增益光谱的峰值频率来求得在被测定光纤fut的长度方向上被设定的1个测定点中的变形。
[0087]
如上，在本实施方式中，根据使泵浦光lp向被测定光纤fut入射而得到的布里渊散射光ls的检测信号s1、s2，得到预先规定的基准频率f1中的信号强度。而后，根据得到的基准频率f1中的信号强度来求得布里渊增益光谱的峰值频率，以测定被测定光纤fut的特性。即，在本实施方式中，不对布里渊散射光ls的检测信号s1、s2进行频率扫描，而仅仅根据预先规定的基准频率f1中的信号强度求得布里渊增益光谱的峰值频率，以测定被测定光纤fut的特性。由此，能够在更短时间内测定被测定光纤的特性。
[0088]
[第2实施方式]
[0089]
《光纤特性测定装置的结构》
[0090]
图4为表示本发明的第2实施方式所涉及的光纤特性测定装置的主要部分结构的框图。另外，在图4中，关于与图1所示的结构相同的结构附加同一标号。如图4所示，本实施方式的光纤特性测定装置2为将图1所示的光纤特性测定装置1的光检测部15、强度取得部16、数字化仪17以及测定部18替代为光检测部15a、强度取得部16a、数字化仪17a以及测定部18a并追加了偏振切换器30的结构。
[0091]
前述的第1实施方式的光纤特性测定装置1同时得到偏振方向为x方向的成分(散射光ls1、参考光lr1)的检测信号s1和偏振方向为y方向的成分(散射光ls2、参考光lr2)的检测信号s2。与此相对，本实施方式的光纤特性测定装置2交替地(以分时方式)得到偏振方向为x方向的成分的检测信号和偏振方向为y方向的成分的检测信号。
[0092]
光检测部15a与图1所示的光检测部15同样地，检测从第2光分支部14的第3端口输出的布里渊散射光ls(来自被测定光纤fut的布里渊散射光ls)。但是，光检测部15a与图1所示的光检测部15不同，只具备检测器23。检测器23与图1所示的检测器23a、23b是同样的。检测器23通过使从第2光分支部14的第3端口输出的布里渊散射光ls和从第1光分支部12输出
并经由了偏振切换器30的参考光lr进行干涉来进行光外差探测。从检测器23输出作为表示参考光lr和布里渊散射光ls的频率差分的干涉信号(差拍信号)的检测信号s3。
[0093]
强度取得部16a具备频谱分析仪24，根据由光检测部15输出的检测信号s3而得到预先规定的基准频率f1中的信号强度。另外，频谱分析仪24与图1所示的频谱分析仪24a、24b是同样的。数字化仪17a具备a/d变换器25，将由强度取得部16得到的信号强度变换为数字信号。另外，a/d变换器25与图1所示的a/d变换器25a、25b是同样的。测定部18a与图1所示的测定部18大致是同样的，但进行偏振切换器30的控制这点与图1所示的测定部18不同。
[0094]
偏振切换器30被设置在第1光分支部12和光检测部15a之间。偏振切换器30在测定部18a的控制下，切换由第1光分支部12分支的参考光lr的偏振方向。具体而言，偏振切换器30将参考光lr的偏振方向交替地切换为互相正交的x方向(第1方向)和y方向(第2方向)。
[0095]
《光纤特性测定装置的动作》
[0096]
图5是表示本发明的第2实施方式所涉及的光纤特性测定装置的动作例的流程图。另外，在图5中，关于与图3所示流程图的步骤相同的步骤附加相同的标号。图5所示的流程图与图3同样地，表示在测定在被测定光纤fut的长度方向上被设定的1个测定点的特性时的动作。
[0097]
当图5所示流程图的处理开始时，与第1实施方式同样地，从光源11a输出通过调制频率fm进行频率调制后的直线偏振的连续光l1(步骤s11)，连续光l1入射到第1光分支部12被分支为泵浦光lp和参考光lr(步骤s12)。而后，分支后的泵浦光lp依次经由光延迟部13和第2光分支部14入射到被测定光纤fut(步骤s13)。另外，随着泵浦光lp在被测定光纤fut内传播，在被测定光纤fut内依次产生布里渊散射光ls(后向散射光)。
[0098]
然后，测定部18a通过控制偏振切换器30来将参考光lr的偏振方向切换为x方向(步骤s21)。然后，光检测部15a使用经由偏振切换器30的参考光lr来检测布里渊散射光ls(步骤s22)。具体而言，检测器23通过使偏振方向为x方向的参考光lr和布里渊散射光ls进行干涉来进行光外差探测。由此，从检测器23输出作为表示偏振方向为x方向的参考光lr和散射光ls的频率差分的干涉信号(差拍信号)的检测信号s3。
[0099]
从光检测部15a输出的检测信号s3被输入到强度取得部16a。强度取得部16a根据检测信号s3得到预先规定的基准频率f1中的信号强度(第1信号强度)(步骤s23)。由强度取得部16a取得的基准频率f1中的信号强度通过数字化仪17a变换为数字信号(i
x
)输入到测定部18a。
[0100]
然后，测定部18a通过控制偏振切换器30来将参考光lr的偏振方向切换为y方向(步骤s24)。然后，光检测部15a使用经由偏振切换器30的参考光lr来检测布里渊散射光ls(步骤s25)。具体而言，检测器23通过使偏振方向为y方向的参考光lr和布里渊散射光ls进行干涉来进行光外差探测。由此，从检测器23输出作为表示偏振方向为y方向的参考光lr和散射光ls的频率差分的干涉信号(差拍信号)的检测信号s3。
[0101]
从光检测部15a输出的检测信号被输入到强度取得部16a。强度取得部16a根据检测信号s3得到预先规定的基准频率f1中的信号强度(第2信号强度)(步骤s26)。由强度取得部16a取得的基准频率f1中的信号强度通过数字化仪17a变换为数字信号(iy)并输入到测定部18a。
[0102]
这样，测定部18a使用从数字化仪17a依次输出的2个数字信号(i
x
，iy)来求得布里
渊增益光谱的峰值频率(步骤s16)。具体而言，首先，测定部18a求得从数字化仪17a依次输出的2个数字信号的平方和平方根(√(i
x2
i
y2
))(第1处理)。接着，测定部18a通过对由第1处理得到的平方和平方根乘以存储于存储部18a的变换系数，来求得布里渊增益光谱的峰值频率(第2处理)。另外，为了减轻噪声的影响，也可以遍及多次进行步骤s23、s25的处理，并且遍及多次进行上述的第1处理，求得得到的多个平方的平方根的平均值。
[0103]
当以上的处理结束时，测定部18a通过根据布里渊增益光谱的峰值频率求得布里渊频移量来测定被测定光纤fut的特性(步骤s17)。例如，测定部18a根据布里渊增益光谱的峰值频率求得在被测定光纤fut的长度方向上被设定的1个测定点中的变形。
[0104]
如上所述，在本实施方式中，根据使泵浦光lp入射到被测定光纤fut而得到的布里渊散射光ls的检测信号s3，得到预先规定的基准频率f1中的信号强度。而后，根据得到的基准频率f1中的信号强度，求得布里渊增益光谱的峰值频率，以测定被测定光纤fut的特性。这样，在本实施方式中，与第1实施方式同样地，不对布里渊散射光ls的检测信号s3进行频率扫描，而只根据预先规定的基准频率f1中的信号强度求得布里渊增益光谱的峰值频率，以测定被测定光纤fut的特性。由此，能在更短时间内测定被测定光纤的特性。
[0105]
此外，在本实施方式中，通过被设置在第1光分支部12和光检测部15a之间的偏振切换器30，将参考光lr的偏振方向交替地切换为互相正交的x方向和y方向。由此，由于能够将图1所示的光检测部15、强度取得部16以及数字化仪17替换为光检测部15a、强度取得部16a以及数字化仪17a，因此能够在将结构简略化的同时降低成本。
[0106]
[第3实施方式]
[0107]
《光纤特性测定装置的结构》
[0108]
图6是表示本发明的第3实施方式所涉及的光纤特性测定装置的主要部分结构的框图。另外，在图6中，关于与图4所示的结构相同结构附加同一标号。如图6所示，本实施方式的光纤特性测定装置3为将图4所示的光纤特性测定装置2的测定部18a替换为测定部18b，将偏振切换器30替换为偏振扰频器40的结构。
[0109]
前述的第2实施方式的光纤特性测定装置2交替地(以分时方式)得到偏振方向为x方向的成分的检测信号和偏振方向为y方向的成分的检测信号。与此相对，本实施方式的光纤特性测定装置3分为偏振方向为x方向的成分和偏振方向为y方向的成分，而是通过偏振扰频器40随机地改变参考光lr的偏振方向。这样做是为了抑制依赖于参考光lr和布里渊散射光ls的相对的偏振状态的布里渊增益光谱的变动。
[0110]
测定部18b与测定部18a相比，求得布里渊增益光谱的峰值频率的处理有些许不同。具体而言，测定部18b不进行由测定部18a进行的第1处理(求得从数字化仪17a依次输出的2个数字信号的平方和平方根的处理)。测定部18b进行通过对从数字化仪17a输出的数字信号乘以存储于存储部18a的变换系数，来求得布里渊增益光谱的峰值频率的处理。此外，在测定部18b中，测定部18a的控制偏振切换器30的功能被省略。
[0111]
偏振扰频器40被设置在第1光分支部12和光检测部15a之间，使由第1光分支部12分支的参考光lr的偏振状态随着时间随机地变化。偏振扰频器40使参考光lr的偏振状态变化的速度与偏振切换器30将参考光lr的偏振方向切换的速度相比明显更快。例如，偏振扰频器40使参考光lr的偏振状态高速地(以mhz程度的频率)变化，使偏波状态的影响平均化。
[0112]
《光纤特性测定装置的动作》
[0113]
本实施方式的光纤特性测定装置3的基本动作与第1实施方式的光纤特性测定装置1的动作是同样的。因此，在光纤特性测定装置3中，进行按照图3所示的流程图的动作。以下，使用图3对光纤特性测定装置3的动作进行说明。
[0114]
当光纤特性测定装置3的动作开始时，与第1实施方式同样地，从光源11a输出以调制频率fm进行频率调制后的直线偏振的连续光l1(步骤s11)，连续光l1入射到第1光分支部12被分支为泵浦光lp和参考光lr(步骤s12)。而后，分支后的泵浦光lp依次经由光延迟部13和第2光分支部14入射到被测定光纤fut(步骤s13)。另外，随着泵浦光lp在被测定光纤fut内传播，在被测定光纤fut内依次产生布里渊散射光ls(后向散射光)。
[0115]
然后，光检测部15a使用经由偏振扰频器40的参考光lr来检测布里渊散射光ls(步骤s14)。具体而言，检测器23使偏振方向随时间随机地变化的参考光lr和布里渊散射光ls进行干涉来进行光外差探测。由此，从检测器23输出作为表示参考光lr和散射光ls的频率差分的干涉信号(差拍信号)的检测信号s3。
[0116]
从光检测部15a输出的检测信号s3被输入到强度取得部16a。强度取得部16a根据检测信号s3得到预先规定的基准频率f1中的信号强度(步骤s15)。由强度取得部16a取得的基准频率f1中的信号强度通过数字化仪17a被变换为数字信号并输入到测定部18b。
[0117]
接着，测定部18b使用从数字化仪17a输出的数字信号来求得布里渊增益光谱的峰值频率(步骤s16)。具体而言，测定部18b通过对从数字化仪17a输出的数字信号乘以存储于存储部18a的变换系数，来求得布里渊增益光谱的峰值频率。另外，为了减轻噪声的影响，也可以遍及多次进行步骤s14、s15的处理，求得得到的多个数字信号的平均值。
[0118]
当以上的处理结束时，测定部18b通过根据布里渊增益光谱的峰值频率求得布里渊频移量，测定被测定光纤fut的特性(步骤s17)。例如，测定部18b根据布里渊增益光谱的峰值频率，求得在被测定光纤fut的长度方向上被设定的1个测定点中的变形。
[0119]
如上所述，在本实施方式中，根据使泵浦光lp入射到被测定光纤fut而得到的布里渊散射光ls的检测信号s3，得到预先规定的基准频率f1中的信号强度。而后，根据得到的基准频率f1中的信号强度，求得布里渊增益光谱的峰值频率，以测定被测定光纤fut的特性。这样，在本实施方式中，与第1实施方式同样地，不对布里渊散射光ls的检测信号s3进行频率扫描，而是仅根据预先规定的基准频率f1中的信号强度，求得布里渊增益光谱的峰值频率，以测定被测定光纤fut的特性。由此，能够在更短时间内测定被测定光纤的特性。
[0120]
此外，在本实施方式中，通过设置在第1光分支部12和光检测部15a之间的偏振扰频器40，使参考光lr的偏振方向随时间而随机地变化。由此，由于能够将图1所示的光检测部15、强度取得部16以及数字化仪17替换为光检测部15a、强度取得部16a以及数字化仪17a，能够在将结构简略化的同时降低成本。
[0121]
以上，关于本发明的实施方式所涉及的光纤特性测定装置以及光纤特性测定方法进行了说明，但本发明并非限制于上述实施方式，而是能在本发明的范围内自由变更。例如，在上述的实施方式中，通过强度取得部16、16a取得预先规定的1个基准频率f1中的信号强度，通过测定部18、18a、18b根据取得的1个基准频率f1中的信号强度，求得布里渊增益光谱的峰值频率。然而，也可以通过强度取得部16、16a取得预先规定的多个基准频率中的信号强度，通过测定部18、18a、18b根据取得的多个基准频率中的信号强度，求得布里渊增益光谱的峰值频率。
[0122]
图7是表示预先规定的多个基准频率中的信号强度和布里渊增益光谱的峰值频率的关系的图。在图7中，与图2同样地，横轴取频率、纵轴取信号强度，表示3个布里渊增益光谱g0、g1、g2。
[0123]
在图7所示的例子中，除了前述的基准频率f1还设定了基准频率f2。基准频率f1、f2都被规定为被测定光纤fut被放置在预先规定的基准环境下的状态下得到的布里渊增益光谱g0的频带内的频率。具体而言，基准频率f1、f2被规定为夹着布里渊增益光谱g0的峰值频率fp0。例如，基准频率f1、f2也可以被规定为等间隔地夹着布里渊增益光谱g0的峰值频率fp0。基准频率f2与基准频率f1同样地，被规定为通过布里渊增益光谱偏移而信号强度大幅变化的频率。例如，基准频率f2与基准频率f1同样地，也可以被规定为布里渊增益光谱g0的斜率(绝对值)变为最大的频率。
[0124]
如图2所示的例子中，在得到布里渊增益光谱g0的情况下的基准频率f1、f2中的信号强度都为i2。在得到布里渊增益光谱g1的情况下的基准频率f1中的信号强度为比i2更大的i3，基准频率f2中的信号强度为比i2更小的i1。与此相反，在得到布里渊增益光谱g2的情况下的基准频率f1中的信号强度为比i2更小的i1，基准频率f2中的信号强度为比i2更大的i3。
[0125]
在此，布里渊增益光谱的偏移量(布里渊增益光谱的峰值频率的变化量)和基准频率f1中的信号强度的变化量具有一对一的关系。同样地，布里渊增益光谱的偏移量(布里渊增益光谱的峰值频率的变化量)与基准频率f2中的信号强度的变化量具有一对一的关系。因此，若知道基准频率f1、f2中的信号强度，则能够求得布里渊增益光谱的峰值频率。
[0126]
在取得2个基准频率f1、f2的信号强度的情况下，表示基准频率f1中的信号强度、基准频率f2中的信号强度以及布里渊增益光谱的峰值频率的关系的信息被存储于测定部18的存储部18a中。而后，在测定部18中，进行使用存储于存储部18a的信息来求得布里渊增益光谱的峰值频率的处理。在取得多个基准频率中的信号强度的情况下，与取得1个基准频率中的信号强度的情况相比，能够降低布里渊增益光谱的峰值频率的误差。
[0127]
此外，在前述的实施方式中，举例说明了bocdr方式的光纤特性测定装置，但也能够应用于bocdr方式的光纤特性测定装置以外的装置中。具体而言，能够应用于进行了取得布里渊增益光谱、解析取得的布里渊增益光谱来求得布里渊频移量的处理的装置中。这样的装置可以是例如bocda(brillouin optical correlation domain analysis，布里渊光相关域分析)方式的光纤特性测定装置。
[0128]
此外，在上述实施方式中，为了让说明简单，以被测定光纤fut中仅出现1个相关峰值来说明。在被测定光纤fut中出现多个相关峰值的情况下，例如，可以使用称为时间门(gate)法的方法，选择多个相关峰值中的1个，仅被提取出现选择的相关峰值的位置中的布里渊散射光。
[0129]
此外，光延迟部13除了被设置在第1光分支部12和第2光分支部14之间、或第1光分支部12和光检测部15、15a之间，也可以被设置在第2光分支部14和光检测部15、15a之间。此外，第1光分支部12和第2光分支部14之间也可以具备放大泵浦光lp的第1光放大部。此外，第2光分支部14和光检测部15、15a之间也可以具备放大布里渊散射光ls的第2光放大部。此外，第1光分支部12和光检测部15、15a之间也可以具备放大参考光lr的第3光放大部。
[0130]
此外，第1实施方式的光纤特性测定装置1中，检测器23a和频谱分析仪24a之间也
可以具备放大检测信号s1的第1信号放大部，检测器23b和频谱分析仪24b之间也可以具备放大检测信号s2的第2信号放大部。此外，在第2、3实施方式的光纤特性测定装置2、3中，检测器23和频谱分析仪24之间也可以具备放大检测信号s3的信号放大部。
[0131]
本说明书中的“前、后、上、下、右、左、垂直、水平、纵、横、行和列”等表示方向的词语，涉及本发明的装置中的这些方向。从而，本发明的说明书中的这些词语，应该在本发明装置中相对地被解释。
[0132]“被构成”一词是用于表示为执行本发明的功能而被构成，或者用于表示装置的结构、要素、部分。
[0133]
进一步，权利要求中作为“手段加功能(means plus action)”而表现的词语，应该包含能够用于执行本发明所包含的功能的任何构造。
[0134]“单元”一词用于表示结构要素、单元、硬件、用于执行期望的功能而被编程的软件的一部分。硬件的典型例子是装置(device)和电路，但不限于此。
[0135]
以上对本发明优选实施例进行了说明，但本发明并不限定于这些实施例。在不脱离本发明的精神的范围内，能够进行结构的附加、省略、置换以及其他变更。本发明不通过上述的说明来限定，，而仅通过附加的权利要求书来限定。
[0136]
标号说明
[0137]
1～3 光纤特性测定装置
[0138]
11 光源部
[0139]
12 第1光分支部
[0140]
13 光延迟部
[0141]
14 第2光分支部
[0142]
15、15a 光检测部
[0143]
16、16a 强度取得部
[0144]
18、18a、18b 测定部
[0145]
18a 存储部
[0146]
22a、22b 偏振分离元件
[0147]
23a、23b 检测器
[0148]
30 偏振切换器
[0149]
40 偏振扰频器
[0150]
f1、f2 基准频率
[0151]
fut 被测定光纤
[0152]
l1 连续光
[0153]
lp 泵浦光
[0154]
lr 参考光
[0155]
lr1、lr2 参考光
[0156]
ls 布里渊散射光
[0157]
ls1、ls2 散射光
[0158]
s1～s3 检测信号