测量装置以及测量方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及测量装置以及测量方法，上述测量装置具备：光源部，生成探测光；分支部，将由上述探测光产生的后方布里渊散射光分支为在第一光路和第二光路传播的第一光和第二光；延迟部，对上述第一光和第二光的任一方的光赋予延迟；合波部，将上述第一光和第二光合波来生成合波光；相干检波部，对上述合波光进行零差检波并将其检波到的差频作为相位差信号输出。根据本发明专利技术，当使用后布里渊散射光进行光纤的失真测量时，通过测量光的频率变化作为由相干检波所提供的差拍信号的相位差，由此取得时间和相位的2维信息。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及使用了布里渊散射光的测量装置以及测量方法。
技术介绍
随着光纤通信的发展，光纤自身作为传感介质的分布型光纤传感被广泛研究。在分布型光纤传感中，以光时域反射仪(OTDR：Optical Time Domain Reflectometry)为代表，在该光时域反射仪中，从光纤的一端入射光脉冲，并相对时间测量在光纤中被后方散射的光。在光纤中的后方散射中存在瑞利散射、布里渊散射以及拉曼散射。其中，测量自然布里渊散射被称呼为BOTDR(Brillouin OTDR：布里渊光时域反射仪)(例如，参照非专利文献1)。布里渊散射在相对于入射到光纤的光脉冲的中心频率在斯托克斯侧以及反斯托克斯侧频移了GHz的程度的地方被观测到，该光谱被称为布里渊增益光谱。布里渊增益光谱的频移量和光谱线宽分别被称为布里渊位移和布里渊线宽，并根据光纤的材质以及入射到光纤的光脉冲的波长而不同。例如，被报告内容中，在波长1.55μm的光脉冲入射到石英系的单模光纤的情况下，布里渊位移成为约11GHz，布里渊线宽成为约30MHz。已知布里渊位移相对光纤的失真以500MHz/％的程度的比例线性变化。若将这些换算为拉伸失真和温度，则分别对应于0.058MHz/με、1.18MHz/℃。如此，在BOTDR中，能够测量针对光纤的长度方向上的失真、温度分布。因此，BOTDR作为桥梁、隧道等大型建筑物的监控技术而被关注。由于BOTDR测量在光纤中发生的自然布里渊散射光的光谱波形，因此该BOTDR一般进行与另外准备的参照光一起的外差检波。自然布里渊散射光的强度比瑞利散射光的强度小2～3位。因此，外差检波即便在使最小感光灵敏度增加上也变得有用。参照图6，对以往的BOTDR进行说明(例如，参照专利文献1)。图6是以往的光纤失真测量装置的示意方框图。从光源112被出射的连续光被光耦合器142分支为2个。被分支为2个的其中一个作为参照光使用，另一个通过光频移器143接受与布里渊频率相当的频移后，通过光脉冲发生器114成为脉冲状的探测光。该探测光经过光耦合器120被入射到成为测量对象的光纤(被测量纤维)100。来自被测量纤维100的后方布里渊散射光在光耦合器150中与参照光被合波后，被由平衡型光电二极管(PD)162和FET放大器164构成的接收器160外差检波。这里，由于探测光通过光频移器143被实施了布里渊频率程度的频移，所以被外差检波而被生成的差拍信号的频率变低。通过混频器170、电滤波器178使差拍信号降低频率后，对通过利用检波电路172进行平方检波或者包络检波而得到的IF(Intermediate Frequecy)信号的功率进行测量。该结果被发送至信号处理装置174。这里，由于BOTDR处理针对光纤的长度方向上的频率光谱分布的信息，所以需要取得时间、振幅以及频率的3维信息。参照图7，在BOTDR中，对时间、振幅以及频率的3维信息的取得方法进行说明。图7是用于说明在以往的光纤失真测量装置中的时间、振幅以及频率的3维信息的取得方法的示意图。在上述的专利文献1所公开的技术中，在测量布里渊频率光谱整体时，通过扫描局部振荡电信号源183的频率f来取得时间t以及振幅I的2维信息。专利文献1：日本特开2001－165808号公报非专利文献1：T.Kurashima et al.，”Brillouin Optical－fiber time domain reflectometry“，IEICE Trans.Commun.，vol.E76－B，no.4，pp.382－390(1993)
技术实现思路
这里，由于自然布里渊散射光非常微弱，所以即使应用外差检波也不能确保足够的信噪比(S/N)。其结果是，需要用于S/N改善的平均化处理。由于该平均化处理和上述3维信息的取得，所以在以往的光失真测量装置中难以缩短测量时间。本专利技术正是鉴于上述的问题点而提出。本专利技术的目的在于提供一种光纤失真测量装置以及光纤失真测量方法，其通过测量光的频率变化作为由相关检波所提供的差拍信号的相位差，并使用了取得时间和相位的2维信息的自然布里渊散射光。一种测量装置，具备：光源部，生成探测光；分支部，将由上述探测光产生的后方布里渊散射光分支为在第一光路和第二光路传播的第一光和第二光；延迟部，对上述第一光和第二光的任一方的光赋予延迟；合波部，将上述第一光和第二光合波来生成合波光；相干检波部，对上述合波光进行零差检波并将其检波到的差频作为相位差信号输出。另外，测量装置的构成为具备：光源部、分支部、延迟部、合波部以及相干检波部。而且，上述光源部生成探测光。探测光被入射至成为测量对象的光纤(被测量光纤)。分支部将由探测光在被测量光纤发生的后方布里渊散射光分支为第一光路和第二光路的2个。延迟部被设置在第一光路和第二光路的任一方，并对在第一光路和第二光路传播的光之间赋予延迟时间差。合波部将在第一光路以及第二光路传播的光合波来生成合波光。相干检波部对合波光进行零差检波并将差频作为相位差信号输出。该相位差信号是所谓的差拍信号。另外，根据上述测量装置的优选实施方式，测量装置的构成为具备：光源部、分支部、光频移部、延迟部、合波部、相干检波部、电信号生成部以及混频部。而且，光源部生成探测光。探测光被入射至被测量光纤。分支部将由探测光在被测量光纤发生的后方布里渊散射光分支为第一光路和第二光路的2个。光频移部被设置在第一光路和第二光路的任一方，并提供拍频的频移。延迟部被设置在第一光路和第二光路的任一方，对在第一光路和第二光路传播的光之间赋予延迟时间差。合波部将在第一光路和第二光路传播的光合波来生成合波光。相干检波部对合波光进行外差检波并将差频率作为第一电信号输出。电信号生成部生成频率与第一电信号保持相同频率的第二电信号。混频部对第一电信号和第二电信号进行零差检波并将差频作为相位差信号输出。该第一电信号是所谓的差拍信号。另外，根据测量装置的其它优选实施方式，构成为代替光频移部具备第一光频移部和第二光频移部。而且，第一光频移部被设置在第一光路，赋予第一频率的频移。第二光频移部被设置在第二光路，赋予第二频率的频移。该情况下，由于第二电信号作为第一频率与第二频率的差频被生成，所以成为所谓的差拍信号。另外，测量方法包含以下的过程。首先，生成探测光。探测光被入射至被测量光纤。接着，将由探测光在被测量光纤发生的后方布里渊散射光分支为第一光路和第二光路的2个。接着，对在第一光路和第二光路传播的光之间赋予延迟时间差。接着，将在第一光路和第二光路传播的光合波来生成合波光。接着，对合波光进行零差检波并将差频作为相位差信号输出。另外，根据上述测量方法的其它优选实施方式，构成为具备以下过程。首先，生成探测光。探测光被入射至被测量光纤。接着，将由探测光在被测量光纤发生的后方布里渊散射光分支为第一光路和第二光路的2个。对在第一光路和第二光路的任一方传播的光赋予拍频的频移。接着，对在第一光路和第二光路传播的光之间赋予延迟时间差。接着，将在第一光路和第二光路传播的光合波来生成合波光。接着，对合波光进行外差检波来生成第一电信号。接着，生成频率与第一电信号保持相同频率的第二电信号。接着，对第一电信号和第二电信号零差检波并将差频作为相位差信号输出。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种测量装置，具备：光源部，生成探测光；光纤，入射所述探测光，并由所述探测光发生后方布里渊散射光；分支部，将所述后方布里渊散射光分支为第一光和第二光；延迟部，对所述第一光和第二光的任一方的光赋予延迟；合波部，将所述第一光和第二光合波来生成合波光；以及相干检波部，对所述合波光进行零差检波并将其检波到的差频作为相位差信号输出。

【技术特征摘要】
2015.03.31 JP 2015-0725461.一种测量装置，具备：光源部，生成探测光；光纤，入射所述探测光，并由所述探测光发生后方布里渊散射光；分支部，将所述后方布里渊散射光分支为第一光和第二光；延迟部，对所述第一光和第二光的任一方的光赋予延迟；合波部，将所述第一光和第二光合波来生成合波光；以及相干检波部，对所述合波光进行零差检波并将其检波到的差频作为相位差信号输出。2.一种测量装置，具备：光源部，生成探测光；分支部，将由所述探测光产生的后方布里渊散射光分支为在第一光路和第二光路传播的第一光和第二光；延迟部，对所述第一光和第二光的任一方的光赋予延迟；合波部，将所述第一光和第二光合波来生成合波光；以及相干检波部，对所述合波光进行零差检波并将其检波到的差频作为相位差信号输出。3.根据权利要求2所述的测量装置，其中，所述后方布里渊散射光由在所述光纤传播的所述探测光发生。4.一种测量装置，具备：光源部，生成探测光；分支部，若所述探测光入射到光纤，则在所述光纤中由所述探测光发生后方布里渊散射光，将该后方布里渊散射光分支为在第一光路和第二光路传播的第一光和第二光；移相部，设在所述第一光路和所述第二光路的任一方，并将所述第一光和第二光的任一方的光的频率移相拍频的程度；延迟部，对所述第一光和第二光的任一方的光赋予延迟；合波部，将所述第一光和第二光合波来生成合波光；相干检波部，对所述合波光进行外差检波并将其检波到的差频作为第一电信号输出；电信号生成部，生成频率与所述第一电信号的频率相同的第二电信号；以及混频部，对所述第一电信号和所述第二电信号进行零差检波，并将其检波到的差频作为相位差信号输出。5.一种测量装置，具备：光源部，生成探测光；分支部，若所述探测光入射到光纤，则在所述光纤中由所述探测光发生后方布里渊散射光，将该后方布里渊散射光分支为在第一光路和第二光路传播的第一光和第二光；第一移相部，设在所述第一光路，并将所述第一光的频率移相第一频率的程度；第二移相部，设在所述第二光路，并将所述第二光的频率移相第二频率的程度；延迟部，对所述第一光和第二光的任一方的光赋予延迟；合波部，将所述第一光和第二光合波来生...

【专利技术属性】
技术研发人员：小泉健吾，
申请(专利权)人：冲电气工业株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP