光纤特性测定装置、光纤特性测定程序以及光纤特性测定方法

技术领域

本发明涉及光纤特性测定装置、光纤特性测定程序以及光纤特性测定方法。

背景技术

光纤特性测定装置是如下装置，即，使连续光或脉冲光向被测定光纤射入，对被测定光纤内产生的散射光或反射光进行检测，测定被测定光纤的长度方向的应变分布、温度分布、振动分布、其他特性。关于该光纤特性测定装置，检测出的散射光或反射光的频率、大小根据对被测定光纤造成影响的物理量(例如应变、温度、振动等)而变化，因此将被测定光纤自身用作传感器。

作为这种光纤特性测定装置之一而具有BOCDR(Brillouin Optical CorrelationDomain Reflectometry)方式的结构。关于BOCDR方式的光纤特性测定装置，使作为进行了频率调制的调制光的泵浦光从被测定光纤的一端射入，对使从被测定光纤的一端射出的布里渊散射光与参照光(与泵浦光相同的进行了频率调制的光)发生干涉所得的光进行检测。而且，光纤特性测定装置根据获得的检测信号而获得布里渊散射光的频谱(下面称为“布里渊增益频谱”)，求出布里渊散射光相对于射入光的频率偏移量(下面称为“布里渊频率偏移量”)，由此对被测定光纤的特性进行测定。

关于BOCDR方式的光纤特性测定装置，使布里渊散射光与参照光发生干涉，由此选择性地提取出被测定光纤中表现出“关联峰值”的特定位置处的布里渊散射光。这里，表现出“关联峰值”的位置是布里渊散射光与参照光的频率调制相位一致的位置。在该位置获得的布里渊增益频谱形成为未因频率调制而扩大、且细高的形状。与此相对，在除了表现出关联峰值的位置以外的位置获得的布里渊增益频谱因频率调制而扩大，因此形成为高度较低而具有扩大部的等腰梯形的形状。因此，从被测定光纤整个范围获得的布里渊散射光的布里渊频率偏移量与关联峰值位置的布里渊散射光的布里渊频率偏移量一致。

关于BOCDR方式的光纤特性测定装置，对泵浦光以及参照光的调制频率进行扫描而能够使关联峰值沿被测定光纤的长度方向移动。因此，使关联峰值移动且求出表现出各关联峰值的位置的布里渊频率偏移量而能够对被测定光纤的长度方向的应变分布、温度分布、振动分布等进行测定。此外，关于BOCDR方式的光纤特性测定装置的详情，例如可以参照下面的专利文献1以及非专利文献1、2。

专利文献1：日本特开2009-139241号公报

非专利文献1：S.Manotham,M.Kishi,Z.He,and K.Hotate,“Simulation andExperiment for Verifying Intensity Modulation Scheme in Brillouin OpticalCorrelation Domain Reflectometry”,Proc.CLEO,CM4B.3,6-11May 2012.

非专利文献2：O.Matsuoka,M.Kishi,and K.Hotate,“Brillouin OpticalCorrelation Domain Reflectometry with Double Frequency Modulation and PhaseModulation”,Proc.SPIE 9157,2June 2014.

发明内容

但是，BOCDR方式的光纤特性测定装置中实际观察到的布里渊增益频谱为在关联峰值的位置产生的布里渊散射光的频谱(下面称为“前景光频谱”)、与在除了关联峰值的位置以外的位置产生的布里渊散射光的频谱(下面称为“背景光频谱”)的总和。该布里渊散射光的频谱大致能够称为前景光频谱与等腰梯形的背景光频谱的上边重叠的频谱。如果对关联峰值的位置施加有应变(或者温度变化)，则前景光频谱发生变化，但背景光频谱几乎未变化。关于BOCDR方式的光纤特性测定装置，捕捉前景光频谱的变化而对施加于关联峰值的位置的应变进行测定。

这里，关于上述布里渊增益频谱的最大值附近的形状，在施加于关联峰值的位置的应变(或者温度变化)的大小较小的情况下(例如，视为前景光频谱与等腰梯形的背景光频谱的上边重叠的情况)，由前景光频谱支配性地决定。然而，如果施加于关联峰值的位置的应变(或者温度变化)的大小增大，则前景光频谱的变化量增大(布里渊频率偏移量增大)，因此上述形状由背景光频谱支配性地决定。即，因施加于关联峰值的位置的应变(或者温度变化)而使得前景光频谱向等腰梯形的背景光频谱的斜边的位置移动，如果其高度低于梯形的上边，则布里渊增益频谱的最大值由背景光频谱决定。于是，无法捕捉到前景光频谱的变化，因此存在如下问题，即，会对施加于关联峰值的位置(即任意的测定点)的应变(或者温度变化)进行误测定。

本发明就是鉴于上述情形而提出的，其目的在于提供还能够无误地测定施加于被测定光纤的较大的应变、温度变化的光纤特性测定装置、光纤特性测定程序以及光纤特性测定方法。

为了解决上述问题，本发明的一个方式所涉及的光纤特性测定装置(1～4)具有：光检测部(16、36、37)，其对使光向光纤(FUT)射入而获得的布里渊散射光(LS)进行检测；信号处理部(18b、20b、38b、40b)，其基于从所述光检测部输出的检测信号(S1、S2)而获得第1布里渊增益频谱(B1)以及第2布里渊增益频谱(B2)，该第1布里渊增益频谱(B1)是在向所述光纤射入的光的频谱宽度为第1宽度的情况下获得的所述布里渊散射光的频谱，该第2布里渊增益频谱(B2)是在向所述光纤射入的光的频谱宽度为大于所述第1宽度的第2宽度的情况下获得的所述布里渊散射光的频谱；以及测定部(18c、20c、38c、40c)，其基于所述第1布里渊增益频谱及所述第2布里渊增益频谱而对所述光纤的特性进行测定。

另外，关于本发明的一个方式所涉及的光纤特性测定装置，所述第2宽度大于从所述光纤获得的所述布里渊散射光的频谱宽度。

另外，关于本发明的一个方式所涉及的光纤特性测定装置，还具有光源部(11)，该光源部(11)将向所述光纤射入的、频谱宽度为所述第1宽度的光或者频谱宽度为所述第2宽度的光射出。

另外，关于本发明的一个方式所涉及的光纤特性测定装置，所述光源部还具有：光源(11a)，其由驱动信号(D1)驱动，将频谱宽度为所述第1宽度的光射出；以及调制部(11b)，其对所述驱动信号进行处理而将从所述光源射出的光的频谱宽度设为所述第2宽度，或者对从所述光源射出的光进行调制而将频谱宽度设为所述第2宽度。

另外，本发明的一个方式所涉及的光纤特性测定装置还具有控制部(18d、38d)，其使所述光源部将频谱宽度为所述第1宽度的光射出而使所述信号处理部获取所述第1布里渊增益频谱，使所述光源部将频谱宽度为所述第2宽度的光射出而使所述信号处理部获取所述第2布里渊增益频谱。

或者，本发明的一个方式所涉及的光纤特性测定装置还具有光源部(11)，该光源部(11)将向所述光纤射入的频谱宽度为所述第1宽度的光射出，所述信号处理部具有：第1信号处理部(21、41)，其基于在从所述光源部射出的光向所述光纤射入的情况下从所述光检测部输出的检测信号而求出所述第1布里渊增益频谱；以及第2信号处理部(22、42)，其利用由所述第1信号处理部求出的所述第1布里渊增益频谱而求出在向所述光纤射入的光的频谱宽度为所述第2宽度的情况下能够获得的所述第2布里渊增益频谱。

这里，关于本发明的一个方式所涉及的光纤特性测定装置，所述第2信号处理部进行由所述第1信号处理部求出的所述第1布里渊增益频谱与单峰性频谱的卷积运算而求出所述第2布里渊增益频谱。

另外，本发明的一个方式所涉及的光纤特性测定装置还具有：第1光分支部(12)，其使得进行了频率调制的调制光(L1)分支为泵浦光(L11)及参照光(L12)；以及第2光分支部(13)，其使所述泵浦光从所述光纤的一端射入，将在所述光纤内产生的所述布里渊散射光输出，所述光检测部对所述布里渊散射光与所述参照光的干涉光进行检测。

或者，本发明的一个方式所涉及的光纤特性测定装置还具有：第3光分支部(30)，其使得进行了频率调制的调制光(L1)分支为第1分支光(L21)及第2分支光(L22)；偏移部(31)，其使所述第1分支光或所述第2分支光的频率偏移；光开关(33)，其对是否将所述第1分支光作为泵浦光(L31)而输出进行切换；以及第4光分支部(35)，其使从所述光开关输出的所述泵浦光从所述光纤的一端射入，将从所述光纤的另一端射入并经由所述光纤的作为所述第2分支光的探测光(L32)以及在所述光纤内产生的所述布里渊散射光输出，所述光检测部根据在从所述光开关输出所述泵浦光的情况下从所述第4光分支部输出的所述布里渊散射光以及所述探测光、与在未从所述光开关输出所述泵浦光的情况下从所述第4光分支部输出的所述探测光的差，对所述布里渊散射光进行检测。

另外，关于本发明的一个方式所涉及的光纤特性测定装置，所述测定部具有：差值计算部(19a)，其求出所述第1布里渊增益频谱与所述第2布里渊增益频谱的差值；以及特性测定部(19b)，其根据由所述差值计算部求出的所述差值的大小最大的频率求出布里渊频率偏移量，对所述光纤的特性进行测定。

另外，本发明的一个方式所涉及的光纤特性测定装置还具有光延迟部(14)，该光延迟部(14)使得由所述第1光分支部分支出的所述参照光或所述泵浦光以规定的时间延迟。

另外，本发明的一个方式所涉及的光纤特性测定装置还具有合波部(15)，该合波部(15)使得所述布里渊散射光与所述参照光耦合。

另外，关于本发明的一个方式所涉及的光纤特性测定装置，所述合波部使得耦合的光分支为预先规定的强度比的第1光及第2光而向所述光检测部输出。

另外，关于本发明的一个方式所涉及的光纤特性测定装置，所述光检测部具有：第1光电二极管(16a)，其接受从所述合波部输出的所述第1光，将第1受光信号输出；第2光电二极管(16b)，其接受从所述合波部输出的所述第2光，将第2受光信号输出；以及合波器(16c)，其基于所述第1受光信号及所述第2受光信号而将表示所述布里渊散射光与所述参照光的频率差值的所述检测信号输出。

另外，本发明的一个方式所涉及的光纤特性测定装置还具有：频率解析部(17)，其进行从所述合波器输出的所述检测信号的频率解析而将所述第1布里渊增益频谱及所述第2布里渊增益频谱输出；以及数据获取部(18a)，其获取从所述频率解析部输出的所述第1布里渊增益频谱以及所述第2布里渊增益频谱。所述信号处理部对由所述数据获取部获取的所述第1布里渊增益频谱以及所述第2布里渊增益频谱进行存储。所述测定部读出所述信号处理部所存储的所述第1布里渊增益频谱以及所述第2布里渊增益频谱，基于所述第1布里渊增益频谱及所述第2布里渊增益频谱而对所述光纤的特性进行测定。

另外，本发明的一个方式所涉及的光纤特性测定装置还具有发生特定的信号的信号发生部(10)。所述控制部在将所述频谱宽度为所述第1宽度的光从所述光源射出的情况下不从所述信号发生部输出所述特定的信号，在将所述频谱宽度为所述第2宽度的光从所述光源射出的情况下从所述信号发生部输出所述特定的信号。

另外，关于本发明的一个方式所涉及的光纤特性测定装置，所述调制部在从所述信号发生部输出所述特定的信号的情况下生成与所述特定的信号重叠的所述驱动信号。

另外，本发明的一个方式所涉及的光纤特性测定装置还具有硬件处理器，该硬件处理器从记录介质读出光纤特性测定程序，执行所述光纤特性测定程序，由此实现所述信号处理部以及所述测定部。

本发明的一个方式所涉及的光纤特性测定程序使计算机执行如下步骤：信号处理步骤(S12、S13、S20)，基于对使光向光纤(FUT)射入所获得的布里渊散射光(LS)进行检测而获得的检测信号(S1、S2)，获得第1布里渊增益频谱(B1)以及第2布里渊增益频谱(B2)，该第1布里渊增益频谱(B1)是在向所述光纤射入的光的频谱宽度为第1宽度的情况下获得的所述布里渊散射光的频谱，该第2布里渊增益频谱(B2)是在向所述光纤射入的光的频谱宽度为大于所述第1宽度的第2宽度的情况下获得的所述布里渊散射光的频谱；以及测定步骤(S14～S16)，基于所述第1布里渊增益频谱及所述第2布里渊增益频谱而对所述光纤的特性进行测定。

本发明的一个方式所涉及的光纤特性测定方法具有如下步骤：信号处理步骤(S12、S13、S20)，基于对使光向光纤(FUT)射入获得的布里渊散射光(LS)进行检测而获得的检测信号(S1、S2)，获得第1布里渊增益频谱(B1)以及第2布里渊增益频谱(B2)，该第1布里渊增益频谱(B1)是在向所述光纤射入的光的频谱宽度为第1宽度的情况下获得的所述布里渊散射光的频谱，该第2布里渊增益频谱(B2)是在向所述光纤射入的光的频谱宽度为大于所述第1宽度的第2宽度的情况下获得的所述布里渊散射光的频谱；以及测定步骤(S14～S16)，基于所述第1布里渊增益频谱及所述第2布里渊增益频谱而对所述光纤的特性进行测定。

参照附图并根据下面叙述的实施方式的详细说明而使得本发明的进一步的特征及方式变得更加明确。

发明的效果

根据本发明，具有还能够无误地对施加于被测定光纤的较大的应变、温度变化进行测定的效果。

附图说明

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要部结构的框图。

图2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具有的测定部的结构的框图。

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4A是用于对本发明的第1实施方式所涉及的光纤特性测定装置中进行的处理进行说明的图。

图4B是用于对本发明的第1实施方式所涉及的光纤特性测定装置中进行的处理进行说明的图。

图4C是用于对本发明的第1实施方式所涉及的光纤特性测定装置中进行的处理进行说明的图。

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要部结构的框图。

图6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。

图7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要部结构的框图。

图8是表示本发明的第4实施方式所涉及的光纤特性测定装置的要部结构的框图。

具体实施方式

下面，参照附图对本发明的实施方式所涉及的光纤特性测定装置、光纤特性测定程序以及光纤特性测定方法进行详细说明。下面，首先对本发明的实施方式的概要进行说明，接下来对本发明的各实施方式进行详细说明。

[概要]

关于本发明的实施方式，还能够无误地对施加于被测定光纤的较大的应变、温度变化进行测定。如果对被测定光纤的表现出关联峰值的位置施加有较大的应变(或者温度变化)，则前景光频谱的变化量增大，布里渊增益频谱的最大值附近的形状由背景光频谱支配性地决定。于是，无法捕捉到前景光频谱的变化，会对施加于关联峰值的位置的应变(或者温度变化)进行误测定。作为解决这种误测定的方法，提出了上述非专利文献1中公开的“强度调制法”、以及上述非专利文献2中公开的“相位调制法”。

上述“强度调制法”是如下方法，即，针对向被测定光纤射入的泵浦光(进行了频率调制的调制光)调制强度而使背景光频谱的形状接近平坦，由此消除上述误测定。然而，在强度调制法中，需要与泵浦光的频率调制同步地进行泵浦光的强度调制，因此需要它们的相位管理。另外，在强度调制法中，需要追加用于进行强度调制的调制器，因此成本以及设置空间增加。并且，在强度调制法中，因施加于除了关联峰值的位置以外的位置的应变(或者温度变化)而使得背景光频谱的形状的平坦度容易受到影响。

上述“相位调制法”为如下方法，即，求出使未进行相位调制的连续光和进行了相位调制的连续光依次向被测定光纤射入所获得的测定结果的差值而抑制背景光频谱，由此消除上述误测定。如果以频率fp对向被测定光纤射入的频率f0的连续光进行相位调制，则对于连续光的频谱能够使得频率f0分量的大小为零、且使得每个调制频率fp以频率f0为中心而出现边频带，大致能够获得去除了前景光频谱的背景光频谱。然而，在相位调制法中，需要进行2次测定，因此测定所需的时间延长。另外，在相位调制法中，需要追加用于对向被测定光纤射入的连续光进行相位调制的调制器，因此成本以及设置空间增加。并且，在相位调制法中，在相位调制时产生的边频带(side band)会对背景光频谱的形状造成影响。

在本发明的实施方式中，基于从对使光向被测定光纤射入而获得的布里渊散射光进行检测的光检测部输出的检测信号而获得：第1布里渊增益频谱，其是在向被测定光纤射入的光的频谱宽度为第1宽度的情况下获得的布里渊散射光的频谱；以及第2布里渊增益频谱，其是在向被测定光纤射入的光的频谱宽度为大于第1宽度的第2宽度的情况下获得的布里渊散射光的频谱。而且，基于第1布里渊增益频谱以及第2布里渊增益频谱而对被测定光纤的特性进行测定。由此，还能够无误地对施加于被测定光纤的较大的应变、温度变化进行测定。

[第1实施方式]

<光纤特性测定装置的结构>

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要部结构的框图。如图1所示，本实施方式的光纤特性测定装置1具有信号发生部10、光源部11、光分支部12(第1光分支部)、光分支部13(第2光分支部)、光延迟部14、合波部15、光检测部16、频率解析部17以及控制处理部18。这种光纤特性测定装置1是基于使泵浦光L11向被测定光纤FUT射入而获得的布里渊散射光LS对被测定光纤FUT的特性进行测定的所谓BOCDR方式的光纤特性测定装置。

上述泵浦光L11是实施了频率调制的连续光。上述布里渊散射光LS是因被测定光纤FUT内的布里渊散射而产生的后方散射光。此外，被测定光纤FUT可以是与泵浦光L11的波长等相应的任意光纤。另外，在本实施方式中，为了简化说明，设为在被测定光纤FUT中仅表现出1个关联峰值。

信号发生部10在控制处理部18的控制下发生特定的信号SG。该信号发生部10为了增大从光源部11输出的连续光L1的频谱宽度(例如为了使其大于从被测定光纤FUT获得的布里渊散射光的频谱宽度)而设置。信号发生部10发生的信号SG例如可以是具有高斯型频谱的杂音、进行了双二进制调制的模拟随机符号、其他信号。优选地，在信号发生部10将模拟随机符号输出的情况下，适当地选择符号速度、调制的大小、偏置条件而使得连续光L1的频谱中不会出现离散的边频带。

光源部11具有光源11a以及驱动信号生成部11b(调制部)，在控制处理部18的控制下将进行了频率调制的连续光L1输出。光源11a例如具有分布回归型激光二极管(DFB-LD：Distributed Feed-Back Laser Diode)等半导体激光元件，将根据从驱动信号生成部11b输出的驱动信号D1进行了频率调制的连续光L1输出。

另外，光源部11根据从驱动信号生成部11b输出的驱动信号D1而将具有几MHz左右的频谱宽度(第1宽度)的连续光L1、或者具有大于布里渊散射光的频谱宽度的宽度(第2宽度)的连续光L1输出。下面，前者的频谱宽度称为“第1频谱宽度”，后者的频谱宽度称为“第2频谱宽度”。此外，第1频谱宽度由光源11a具有的半导体激光元件的特性规定。第2频谱宽度越大于布里渊散射光的频谱宽度(例如30MHz左右)越好。第2频谱宽度例如优选为布里渊散射光的频谱宽度的2～4倍左右(例如100MHz)。此外，下面，还有时将从光源部11(光源11a)输出的连续光L1的频谱宽度称为“光源11a的线宽”。

驱动信号生成部11b在控制处理部18的控制下生成用于对从光源11a输出的连续光L1进行频率调制的驱动信号D1。具体而言，驱动信号生成部11b对直流偏置电流与正弦波交流电流进行加法运算而生成驱动信号D1。该驱动信号D1为正弦波状的信号，其频率(调制频率fm)及振幅(调制振幅Δf)由控制处理部18控制。

驱动信号生成部11b在通过控制处理部18的控制而从信号发生部10将信号SG输出的情况下，生成与该信号SG重叠的驱动信号D1(对驱动信号D1进行处理)。在信号SG未与驱动信号D1重叠的情况下，从光源部11将具有第1频谱宽度的连续光L1输出。与此相对，在信号SG与驱动信号D1重叠的情况下，从光源部11将具有第2频谱宽度的连续光L1输出。即，使信号SG与驱动信号D1重叠而能够增大从光源部11输出的连续光L1的频谱宽度。

光分支部12使从光源部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L11以及参照光L12。光分支部13具有第1端口、第2端口以及第3端口。第1端口与光分支部12连接。第2端口与被测定光纤FUT连接。第3端口与合波部15连接。光分支部13将从第1端口输入的泵浦光L11向第2端口输出。另外，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。这种光分支部13例如可以是光循环器。

光延迟部14使利用光分支部12而分支的参照光L12以规定的时间延迟。光延迟部14例如包括规定长度的光纤。通过对光纤的长度进行变更而能够调节延迟时间。设置这种光延迟部14是为了将即使进行调制频率fm的扫描而出现的位置也不移动的0次关联峰值配置于被测定光纤FUT的外部。

合波部15使得从光分支部13的第3端口输出的来自被测定光纤FUT的布里渊散射光LS、与从光分支部12输出而经由光延迟部14的参照光L12耦合。另外，合波部15使得耦合的光分支为预先规定的强度比(例如1比1)的2束光而向光检测部16输出。利用合波部15而分支的2束光例如分别包含来自被测定光纤FUT的后方散射光的50％以及参照光的50％。这种合波部15例如可以是光耦合器。

光检测部16使从合波部15输出的2束光所包含的布里渊散射光LS与参照光L12发生干涉而进行光外差检波。光检测部16例如具有由2个光电二极管(PD:Photo Diode)16a、16b构成的平衡光电二极管、以及合波器16c。光电二极管16a、16b分别接收从合波部15输出的2束光。光电二极管16a、16b的受光信号向合波器16c输入。从合波器16c将表示布里渊散射光LS与参照光L12的频率差值的干涉信号(拍频信号)即检测信号S1输出。

频率解析部17进行从光检测部16输出的检测信号S1的频率解析。即，频率解析部17根据从光检测部16输出的检测信号S1而获得布里渊增益频谱。频率解析部17例如具有频谱分析仪(ESA：Electrical Spectrum Analyzer)。此外，频率解析部17可以具有示波器等时间轴测定器、以及进行高速傅里叶变换(FFT：Fast Fourier Transform)的变换器取代频谱分析仪，将由时间轴测定器获取的时间上连续的数据通过变换器变换为频谱数据。

控制处理部18对光纤特性测定装置1的动作统一进行控制，并且利用频率解析部17的频率解析结果进行为了测定被测定光纤FUT的特性(例如应变分布、温度分布、振动分布等)所需的处理。控制处理部18具有数据获取部18a、信号处理部18b、测定部18c以及控制部18d。

数据获取部18a在控制部18d的控制下获取从频率解析部17输出的数据。具体而言，数据获取部18a在将具有第1频谱宽度的连续光L1从光源部11输出的情况下，获取表示从频率解析部17输出的布里渊增益频谱(第1布里渊增益频谱)的数据。另外，数据获取部18a在将具有第2频谱宽度的连续光L1从光源部11输出的情况下，获取表示从频率解析部17输出的布里渊增益频谱(第2布里渊增益频谱)的数据。

信号处理部18b在控制部18d的控制下对由数据获取部18a获取的数据进行预先规定的处理。具体而言，信号处理部18b依次获得由数据获取部18a获取的第1布里渊增益频谱以及第2布里渊增益频谱，分别对它们进行存储或保持。另外，信号处理部18b可以读出所存储的第1布里渊增益频谱或第2布里渊增益频谱，在未图示的显示装置进行描画的处理。

测定部18c读出信号处理部18b所存储的第1布里渊增益频谱B1及第2布里渊增益频谱B2。测定部18c基于上述第1布里渊增益频谱B1及第2布里渊增益频谱B2而对被测定光纤FUT的特性进行测定。图2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具有的测定部的结构的框图。如图2所示，测定部18c具有差值计算部19a以及特性测定部19b。

差值计算部19a求出信号处理部18b所存储的第1布里渊增益频谱B1与第2布里渊增益频谱B2的差值。这里，差值计算部19a可以在对第1布里渊增益频谱B1及第2布里渊增益频谱B2的大小进行调整之后进行求出上述差值的处理。例如通过使频谱的面积大致相等而进行大小的调整。特性测定部19b根据由差值计算部19a求出的差值的大小最大的频率而求出布里渊频率偏移量，对被测定光纤FUT的特性进行测定。例如，特性测定部19b将布里渊频率偏移量换算为施加于被测定光纤FUT的应变的大小、温度变化。

此外，测定部18c可以具有对由信号处理部18b获得的第1布里渊增益频谱B1及第2布里渊增益频谱B2、测定出的被测定光纤FUT的特性(例如应变分布、温度分布、振动分布等)等进行显示的显示部。显示部例如是液晶显示器、有机EL(Electro Luminescence)显示装置等。

控制部18d对信号发生部10、光源部11的驱动信号生成部11b、和控制处理部18的数据获取部18a、信号处理部18b、以及测定部18c进行控制，由此统一控制光纤特性测定装置1的动作。例如，控制部18d对信号发生部10进行控制而将具有第1频谱宽度的连续光L1或具有第2频谱宽度的连续光L1从光源部11输出。

另外，控制部18d对光源部11的驱动信号生成部11b进行控制而变更从光源部11输出的连续光L1的调制频率fm及调制振幅Δf。对连续光L1的调制频率fm进行变更是为了使关联峰值沿被测定光纤FUT的长度方向移动。另外，控制部18d对控制处理部18的数据获取部18a、信号处理部18b以及测定部18c进行控制而获取第1布里渊增益频谱B1及第2布里渊增益频谱B2，求出被测定光纤FUT的特性。

控制处理部18例如可以由个人计算机等计算机实现。控制处理部18的功能(数据获取部18a、信号处理部18b、测定部18c以及控制部18d的功能)例如可以通过将实现它们的功能的程序安装于计算机而由软件实现。即，控制处理部18的功能通过软件与硬件资源协同动作而实现。

实现控制处理部18的功能的程序例如可以在记录于CD-ROM或DVD(注册商标)-ROM等计算机可读取的记录介质的状态下分发，也可以经由互联网等网络而分发。此外，控制处理部18的功能可以利用FPGA(Field-Programmable Gate Array)、LSI(Large ScaleIntegration)、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)等硬件而实现。

<光纤特性测定装置的动作>

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所示的流程图表示对沿着被测定光纤FUT的长度方向的特性进行测定时的动作。此外，图3所示的流程图例如对光纤特性测定装置1发出开始测定的指示而开始。

如果图3所示的流程图的处理开始，则首先进行根据被测定光纤FUT的长度方向的测定点的位置以及预先设定的空间分辨率而设定光源11a的调制频率fm及调制振幅Δf的处理(步骤S11)。控制处理部18的控制部18d针对光源部11的驱动信号生成部11b而进行该处理。通过进行该处理而决定被测定光纤FUT的长度方向的关联峰值的位置以及关联峰值的间隔。

接下来，在控制部18d的控制下进行将光源11a的线宽设为第1频谱宽度而获取第1布里渊增益频谱B1的处理(步骤S12)。如果开始该处理，则驱动信号生成部11b由控制部18d控制，从驱动信号生成部11b对光源11a输出驱动信号D1。此外，在这里，不进行信号发生部10的控制，不将信号SG输出。

如果将驱动信号D1向光源11a输入，则从光源11a将具有以调制频率fm进行了频率调制的第1频谱宽度的连续光L1输出。从光源11a输出的连续光L1向光分支部12射入而分支为泵浦光L11及参照光L12。分支的泵浦光L11经由光分支部13而向被测定光纤FUT射入，在被测定光纤FUT内传播。与此相伴，在被测定光纤FUT内依次产生布里渊散射光LS(后方散射光)。

这里，在被测定光纤FUT内产生的布里渊散射光LS受到依赖于被测定光纤FUT的应变、温度而速度变化的声波的影响，其频率偏移。例如，如果从光源部11输出的连续光L1的波长设为约1.55μm，则被测定光纤FUT内产生的布里渊散射光LS相对于上述连续光L1而频率例如偏移10.8GHz左右。该布里渊频率偏移量因施加于被测定光纤FUT的应变、温度而变动。此外，布里渊散射光LS的频谱(布里渊增益频谱)为除了伴随着频率调制的频谱增大以外而半值全宽为30MHz左右的洛伦兹型频谱。

在被测定光纤FUT内产生的布里渊散射光LS在泵浦光L11传播的方向的相反方向上传播而从被测定光纤FUT的一端射出。从被测定光纤FUT的一端射出的布里渊散射光LS经由光分支部13而向合波部15射入。射入至合波部15的布里渊散射光LS与在光分支部12分支而经由光延迟部14的参照光L12耦合，利用光检测部16对其干涉光进行检测。如果检测出上述干涉光，则从光检测部16向频率解析部17输出检测信号S1。

如果向频率解析部17输入检测信号S1，则进行检测信号S1的频率解析，从频率解析部17将表示布里渊增益频谱(第1布里渊增益频谱)的数据输出。从频率解析部17输出的数据由控制处理部18的数据获取部18a获取并存储于信号处理部18b。

接下来，在控制部18d的控制下进行将光源11a的线宽设为第2频谱宽度而获取第2布里渊增益频谱B2的处理(步骤S13)。如果开始该处理，则驱动信号生成部11b由控制部18d控制，并且信号发生部10由控制部18d控制。由此，从驱动信号生成部11b对光源11a输出与信号发生部10所发生的信号SG重叠的驱动信号D1。

如果驱动信号D1向光源11a输入，则从光源11a将具有以调制频率fm进行了频率调制的第2频谱宽度的连续光L1输出。与步骤S12相同地，从光源11a输出的连续光L1向光分支部12射入而分支为泵浦光L11以及参照光L12。分支的泵浦光L11经由光分支部13而向被测定光纤FUT射入，在被测定光纤FUT内传播，与此相伴，在被测定光纤FUT内依次产生布里渊散射光LS。

被测定光纤FUT内产生的布里渊散射光LS在泵浦光L11传播的方向的相反方向上传播而从被测定光纤FUT的一端射出。从被测定光纤FUT的一端射出的布里渊散射光LS经由光分支部13而向合波部15射入。射入至合波部15的布里渊散射光LS与在光分支部12分支而经由光延迟部14的参照光L12耦合，利用光检测部16对其干涉光进行检测。如果检测出上述干涉光，则从光检测部16向频率解析部17输出检测信号S1。

如果向频率解析部17输入检测信号S1，则进行检测信号S1的频率解析，从频率解析部17将表示布里渊增益频谱(第2布里渊增益频谱)的数据输出。从频率解析部17输出的数据由控制处理部18的数据获取部18a获取并存储于信号处理部18b。

接下来，在测定部18c进行对第1布里渊增益频谱B1与第2布里渊增益频谱B2的差值进行计算的处理(步骤S14)。具体而言，信号处理部18b所存储的第1布里渊增益频谱B1及第2布里渊增益频谱B2由设置于测定部18c的差值计算部19a(参照图2)读出并进行对其差值进行计算的处理。此外，可以在对第1布里渊增益频谱B1及第2布里渊增益频谱B2的大小进行调整之后进行计算差值的处理。

接下来，在测定部18c的特性测定部19b进行计算出由差值计算部19a计算出的差值(第1布里渊增益频谱B1与第2布里渊增益频谱B2的差值)最大的频率的处理(步骤S15)。而且，由测定部18c的特性测定部19b进行基于步骤S15中计算出的频率而测定被测定光纤FUT的特性的处理(步骤S16)。例如，在特性测定部19b进行将步骤S15中计算出的频率变换为施加于被测定光纤FUT的应变的大小的处理。

如果以上处理结束，则在控制部18d判断测定是否已结束(步骤S17)。例如，判断针对被测定光纤FUT的长度方向的所有测定点的测定是否已结束(扫描已完毕)。在控制部18d判断为测定未结束的情况下(步骤S17的判断结果为“NO”的情况)，返回至步骤S11，在变更测定点的位置而对光源11a的调制频率fm及调制振幅Δf进行再设定的基础上，进行步骤S12～S16的处理。

与此相对，在控制部18d判断为测定已结束的情况下(步骤S17的判断结果为“YES”的情况)，在控制部18d的控制下进行显示测定结果的处理(步骤S18)。例如，进行显示横轴为被测定光纤FUT的长度方向上的位置、纵轴为施加于被测定光纤FUT的应变的大小的曲线图(表示应变分布的曲线图)的处理。通过以上处理而结束图3所示的一系列处理。

图4A～图4C是用于对本发明的第1实施方式所涉及的光纤特性测定装置中进行的处理进行说明的图。图4A是表示第1布里渊增益频谱的一个例子的图，图4B是表示第2布里渊增益频谱的一个例子的图，图4C是表示第1、第2布里渊增益频谱的差值的一个例子的图。在图4A～图4C中，横轴取作频率，纵轴取作信号强度。此外，在图4A及图4B中，注意以使得第1、第2布里渊增益频谱的面积大致相等的方式对纵轴进行调整。

在图4A～图4C中，频率fp0为如下频率(峰值频率)，即，在未对被测定光纤FUT的测定点(关联峰值的位置)施加应变的情况下，布里渊增益频谱的信号强度(大小)最大。图4A所示的第1布里渊增益频谱为在被测定光纤FUT的测定点(关联峰值的位置)施加有较大的应变的情况下获得的，频率fp1、fp2分别为前景光频谱以及背景光频谱的峰值频率。此外，前景光频谱为在关联峰值的位置处产生的布里渊散射光的频谱，背景光频谱为在除了关联峰值的位置以外的位置处产生的布里渊散射光的频谱。

参照图4A，对被测定光纤FUT的测定点(关联峰值的位置)施加有较大的应变，因此前景光频谱的峰值频率fp1相对于峰值频率fp0大幅偏移。与此相对，背景光频谱的峰值频率fp2与峰值频率fp0大致相同。另外，可知前景光频谱的峰值频率fp1的信号强度低于背景光频谱的峰值频率fp2的信号强度。

在这里，通常，关于BOCDR方式的光纤特性测定装置，基于布里渊增益频谱的大小最大的频率而求出布里渊频率偏移量。因此，如图4A所示，如果前景光频谱的峰值频率fp1的信号强度低于背景光频谱的峰值频率fp2的信号强度，则无法求出准确的布里渊频率偏移量，错误地测定出施加于被测定光纤FUT的应变。具体而言，测定点的布里渊频率偏移量并非基于峰值频率fp1，而是基于峰值频率fp2而求出的。

图4B所示的第2布里渊增益频谱是在对被测定光纤FUT的测定点(关联峰值的位置)施加有较大的应变的情况下获得的。参照图4B，第2布里渊增益频谱形成为如下形状，即，前景光频谱的峰值附近的形状大幅扩大，并且信号强度降低，整体形成为平坦的形状。与此相对，除了峰值附近以外的形状大致与图4A所示的第1布里渊增益频谱相同。

参照图4C可知，关于第1布里渊增益频谱与第2布里渊增益频谱的差值，在前景光频谱的峰值频率fp1时信号强度最大。因此，通过图3所示的流程图的步骤S15的处理而进行计算第1布里渊增益频谱B1与第2布里渊增益频谱B2的差值最大的频率的处理，由此能够求出准确的布里渊频率偏移量。

如上所述，在本实施方式中，使具有第1频谱宽度的泵浦光L11向被测定光纤FUT射入而获取第1布里渊增益频谱B1，使具有第2频谱宽度的泵浦光L11向被测定光纤FUT射入而获取第2布里渊增益频谱B2。而且，基于第1布里渊增益频谱B1与第2布里渊增益频谱B2而对被测定光纤FUT的特性进行测定。由此，还能够无误地对施加于被测定光纤FUT的较大的应变、温度变化进行测定。

[第2实施方式]

<光纤特性测定装置的结构>

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要部结构的框图。此外，在图5中，对与图1所示的结构相同的结构标注相同的标号。如图5所示，本实施方式的光纤特性测定装置2为如下结构，即，省略了图1所示的光纤特性测定装置1的信号发生部10，取代控制处理部18而设置控制处理部20。

前述的第1实施方式的光纤特性测定装置1使具有第1、第2频谱宽度的连续光L1(泵浦光L11)依次向被测定光纤FUT射入，依次获取第1布里渊增益频谱B1及第2布里渊增益频谱B2。与此相对，本实施方式的光纤特性测定装置2使具有第1频谱宽度的连续光L1(泵浦光L11)向被测定光纤FUT射入而获取第1布里渊增益频谱B1，利用获取的第1布里渊增益频谱B1并通过运算而求出第2布里渊增益频谱B2。

此外，本实施方式中求出的第2布里渊增益频谱B2通过运算而求出，因此严格意义上与第1实施方式中获得的第2布里渊增益频谱B2不同。换言之，本实施方式中求出的第2布里渊增益频谱B2是在向被测定光纤FUT射入的光的频谱宽度为第2频谱宽度的情况下获得的(期待获得的)布里渊增益频谱。

控制处理部20对光纤特性测定装置2的动作统一进行控制，并且利用频率解析部17的频率解析结果而进行为了测定被测定光纤FUT的特性(例如应变分布、温度分布、振动分布等)所需的处理。控制处理部20具有数据获取部20a、信号处理部20b、测定部20c以及控制部20d。

数据获取部20a在控制部20d的控制下获取从频率解析部17输出的数据。具体而言，在从光源部11输出的连续光L1(泵浦光L11)射入至被测定光纤FUT的情况下，数据获取部20a获取表示从频率解析部17输出的布里渊增益频谱(第1布里渊增益频谱)的数据。此外，从光源部11输出的连续光L1(泵浦光L11)的频谱宽度为第1频谱宽度。

信号处理部20b具有第1信号处理部21以及第2信号处理部22，在控制部20d的控制下针对数据获取部20a中获取的数据而进行预先规定的处理。第1信号处理部21获得在数据获取部20a中获取的第1布里渊增益频谱而对其进行存储或保持。另外，第1信号处理部21可以读出所存储的第1布里渊增益频谱而在未图示的显示装置进行描画的处理。

第2信号处理部22进行如下处理，即，读出第1信号处理部21所存储的第1布里渊增益频谱，利用读出的第1布里渊增益频谱而求出第2布里渊增益频谱。具体而言，第2信号处理部22进行从第1信号处理部21读出的第1布里渊增益频谱与单峰性频谱的卷积运算而求出第2布里渊增益频谱。此外，第2信号处理部22可以进行在未图示的显示装置对求出的第2布里渊增益频谱进行描画的处理。

这里，对卷积运算，可以利用使图4A所示的第1布里渊增益频谱的前景光频谱变得平坦(使峰值频率fp1的信号强度降低)、且能够大致维持背景光频谱的形状的单峰性频谱。作为这种单峰性频谱，例如能举出洛伦兹型频谱、高斯型频谱、或者方形窗型频谱。

洛伦兹型频谱接近向被测定光纤FUT射入的激光(泵浦光L11)的频谱。高斯型频谱接近杂音的频谱。在求解与第1实施方式中获取的第2布里渊增益频谱相似的第2布里渊增益频谱的情况下，优选利用高斯型频谱。在使运算变得容易的情况下，优选利用方形窗型频谱。

用于卷积运算的单峰性频谱的频谱宽度(例如半值全宽)越大于布里渊散射光的频谱宽度(例如30MHz左右)越好。优选单峰性频谱的频谱宽度为布里渊散射光的频谱宽度的2～4倍左右(例如100MHz)。

测定部20c读出第1信号处理部21所存储的第1布里渊增益频谱B1以及利用第2信号处理部22求出的第2布里渊增益频谱B2。测定部20c基于上述第1布里渊增益频谱B1及第2布里渊增益频谱B2而对被测定光纤FUT的特性进行测定。此外，测定部20c的内部结构与图2所示的测定部18c的内部结构相同。

控制部20d对光源部11的驱动信号生成部11b、和控制处理部20的数据获取部20a、信号处理部20b以及测定部20c进行控制而统一控制光纤特性测定装置2的动作。该控制部20d从图1所示的控制部18d省略进行图1所示的信号发生部10的控制的功能。

与图1所示的控制处理部18相同地，控制处理部20例如可以由个人计算机等计算机实现。控制处理部20的功能例如通过将实现上述功能的程序安装于计算机而由软件实现。即，控制处理部20的功能通过软件与硬件资源协同动作而实现。

实现控制处理部20的功能的程序例如可以在记录于CD-ROM或DVD(注册商标)-ROM等计算机可读取的记录介质的状态下分发，也可以经由互联网等网络而分发。此外，控制处理部20的功能可以利用FPGA、LSI、ASIC等硬件而实现。

<光纤特性测定装置的动作>

图6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。与图3所示的流程图相同地，图6所示的流程图表示对沿着被测定光纤FUT的长度方向的特性进行测定时的动作。此外，在图6中，对与图3所示的流程图的步骤相同的步骤标注相同的标号。图6所示的流程图取代图3所示的流程图的步骤S13而设置步骤S20。

如果开始图6所示的流程图的处理，则首先进行根据被测定光纤FUT的长度方向上的测定点的位置以及预先设定的空间分辨率而设定光源11a的调制频率fm及调制振幅Δf的处理(步骤S11)。控制处理部20的控制部20d对光源部11的驱动信号生成部11b进行该处理。通过进行该处理而决定被测定光纤FUT的长度方向上的关联峰值的位置以及关联峰值的间隔。

接下来，在控制部20d的控制下进行将光源11a的线宽设为第1频谱宽度而获取第1布里渊增益频谱B1的处理(步骤S12)。除了利用数据获取部20a获取的第1布里渊增益频谱存储于第1信号处理部21这一点以外，上述处理与第1实施方式相同，因此省略详细的说明。

接下来，利用第2信号处理部22进行通过运算而求出如果增大光源11a的线宽则能够获得的第2布里渊增益频谱的处理(步骤S20)。即，关于从光源部11输出的连续光L1的频谱宽度，进行通过运算而求出在第1实施方式的第2频谱的情况下能够获得的第2布里渊增益频谱的处理。具体而言，利用第2信号处理部22进行如下处理，即，读出第1信号处理部21所存储的第1布里渊增益频谱，利用读出的第1布里渊增益频谱而求出第2布里渊增益频谱。更具体而言，利用第2信号处理部22进行如下处理，即，进行从第1信号处理部21读出的第1布里渊增益频谱与单峰性频谱(例如频谱宽度为100MHz的高斯型频谱)的卷积运算而求出第2布里渊增益频谱。

如果以上处理结束，则对第1布里渊增益频谱B1与第2布里渊增益频谱B2的差值进行计算(步骤S14)，对计算出的差值最大的频率进行计算(步骤S15)，由测定部20c进行基于计算出的频率而测定被测定光纤FUT的特性的处理(步骤S16)。如果以上处理结束，则在控制部20d判断测定是否已结束(步骤S17)，在测定未结束的情况下(“NO”的情况)，返回至步骤S11，在测定结束的情况下(“YES”的情况)，在控制部18d的控制下进行显示测定结果的处理(步骤S18)。通过以上处理而结束图6所示的一系列处理。

如上所述，在本实施方式中，使具有第1频谱宽度的泵浦光L11向被测定光纤FUT射入而获取第1布里渊增益频谱B1，利用获取的第1布里渊增益频谱B1并通过运算而求出第2布里渊增益频谱B2。而且，基于第1布里渊增益频谱B1以及第2布里渊增益频谱B2而对被测定光纤FUT的特性进行测定。由此，还能够无误地对施加于被测定光纤FUT的较大的应变、温度变化进行测定。

另外，在本实施方式中，通过运算而求出第2布里渊增益频谱B2，因此无需如第1实施方式那样为了获得第2布里渊增益频谱B2而使具有第2频谱宽度的泵浦光L11向被测定光纤FUT射入。因此，能够与第1实施方式相比而缩短测定所需的时间。另外，不追加信号发生部10等硬件，而仅变更实现控制处理部20的功能的软件就能够应对。

[第3实施方式]

<光纤特性测定装置的结构>

图7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要部结构的框图。此外，在图7中，对与图1所示的结构相同的结构标注相同的标号。如图7所示，本实施方式的光纤特性测定装置3具有信号发生部10、光源部11、光分支部30(第3光分支部)、光频率偏移器31(偏移部)、光隔离器32、光延迟部14、光开关33、同步信号源34、光分支部35(第4光分支部)、受光部36(光检测部)、锁定放大器37(光检测部)以及控制处理部38。

这种光纤特性测定装置3是基于使泵浦光L31向被测定光纤FUT的一端射入、使探测光L32向另一端射入而获得的布里渊散射光LS对被测定光纤FUT的特性进行测定的所谓BOCDA(Brillouin Optical Correlation Domain Analysis)方式的光纤特性测定装置。上述泵浦光L31是实施了频率调制的脉冲光。上述探测光L32是实施了与泵浦光L31相同的频率调制、且对泵浦光L31实施了向低频方向的频率偏移的连续光。此外，在本实施方式中，为了简化说明，也使得被测定光纤FUT仅出现1个关联峰值。

信号发生部10及光源部11与图1所示的结构相同。光分支部30使从光源部11输出的连续光L1分支为预先规定的强度比(例如1比1)的第1分支光L21以及第2分支光L22。光频率偏移器31具有正弦波信号源31a以及SSB(Single Side Band)调制器31b，在控制处理部38的控制下使利用光分支部30分支的第2分支光L22的频率以频率fb向低频方向偏移而形成为探测光L32。此外，频率fb并不固定，通过控制处理部38的控制而变更(扫描)。

光隔离器32具有光输入端以及光输出端。光输入端与光频率偏移器31连接，光输出端与被测定光纤FUT的另一端连接。光隔离器32使向光输入端输入的探测光L32透过而从光输出端输出，另一方面，将向光输出端输入的光(例如从被测定光纤FUT输出的光)隔断。即，光隔离器32仅使从光频率偏移器31朝向被测定光纤FUT的探测光L32透过。

光延迟部14与图1所示的结构相同。光开关33与从同步信号源34输出的同步信号同步地形成为连接状态或者断开状态。在光开关33处于连接状态的情况下，从光开关33将利用光分支部30分支的第1分支光L21作为泵浦光L31而输出。与此相对，在光开关33处于断开状态的情况下，不从光开关33输出泵浦光L31。利用该光开关33使作为连续光的第1分支光L21实现脉冲化而作为泵浦光L31输出。同步信号源34在控制处理部38的控制下，将光开关33以及锁定放大器37中使用的同步信号输出。

光分支部35具有第1端口、第2端口以及第3端口。第1端口与光开关33连接。第2端口与被测定光纤FUT的一端连接。第3端口与受光部36连接。光分支部35将从第1端口输入的泵浦光L31向第2端口输出。另外，从第2端口输入的来自被测定光纤FUT的探测光L32以及布里渊散射光LS向第3端口输出。这种光分支部35例如是光循环器。

受光部36例如具有光电二极管等受光元件，接受从光分支部35的第3端口输出的探测光L32以及布里渊散射光LS。从受光部36将与探测光L32以及布里渊散射光LS的受光结果相应的受光信号输出。

这里，在光开关33处于连接状态的情况下(从光开关33输出泵浦光L31的情况)，经由被测定光纤FUT的探测光L32以及在被测定光纤FUT内产生的布里渊散射光LS由受光部36接受。因此，从受光部36输出与上述探测光L32以及布里渊散射光LS相应的受光信号(下面称为“第1受光信号”)。

与此相对，在光开关33处于断开状态的情况下(未从光开关33输出泵浦光L31的情况)，由受光部36仅接受经由被测定光纤FUT的探测光L32。因此，从受光部36输出与上述探测光L32相应的受光信号(下面称为“第2受光信号”)。

锁定放大器37进行如下处理，即，与对光开关33进行控制的同步信号同步地依次获取从受光部36输出的第1受光信号以及第2受光信号，获得上述第1受光信号与第2受光信号之差而求出布里渊散射光LS的强度。从锁定放大器37输出表示布里渊散射光LS的强度的检测信号S2。

控制处理部38对光纤特性测定装置3的动作统一进行控制，并且利用锁定放大器37的检测结果而进行为了测定被测定光纤FUT的特性(例如应变分布、温度分布、振动分布等)所需的处理。控制处理部38具有数据获取部38a、信号处理部38b、测定部38c以及控制部38d。

数据获取部38a在控制部38d的控制下获取从锁定放大器37输出的检测信号S2。具体而言，数据获取部38a将具有第1频谱宽度的连续光L1从光源部11输出，在对探测光L32的频率偏移量(频率fb)进行扫描的情况下，依次获取从锁定放大器37输出的检测信号S2。另外，数据获取部38a将具有第2频谱宽度的连续光L1从光源部11输出，在对探测光L32的频率偏移量(频率fb)进行扫描的情况下，依次获取从锁定放大器37输出的检测信号S2。

信号处理部38b在控制部38d的控制下进行利用由数据获取部38a获取的检测信号S2而获得布里渊增益频谱的处理。具体而言，信号处理部38b进行如下处理，即，使探测光L32的频率偏移量(频率fb)与数据获取部38a中依次获取的检测信号S2建立关联而获得布里渊增益频谱。在这里，由数据获取部38a获取的检测信号S2是表示布里渊散射光LS的强度的信号。另一方面，探测光L32的频率偏移量(频率fb)表示泵浦光L31与探测光L32的频率差。因而，使它们建立关联而能够获得布里渊增益频谱。

此外，在将具有第1频谱宽度的连续光L1从光源部11输出的情况下，信号处理部38b使探测光L32的频率偏移量(频率fb)与由数据获取部38a依次获取的检测信号S2建立关联而获得第1布里渊增益频谱。另外，在将具有第2频谱宽度的连续光L1从光源部11输出的情况下，信号处理部38b使探测光L32的频率偏移量(频率fb)与由数据获取部38a依次获取的检测信号S2建立关联而获得第2布里渊增益频谱。

测定部38c读出在信号处理部38b中获得的第1布里渊增益频谱B1以及第2布里渊增益频谱B2。测定部38c基于上述第1布里渊增益频谱B1及第2布里渊增益频谱B2而对被测定光纤FUT的特性进行测定。此外，测定部38c的内部结构与图2所示的测定部18c的内部结构相同。

控制部38d对信号发生部10、光源部11的驱动信号生成部11b、光频率偏移器31的正弦波信号源31a、同步信号源34、和控制处理部38的数据获取部38a、信号处理部38b、以及测定部38c进行控制而统一控制光纤特性测定装置3的动作。换言之，该控制部38d相对于图1所示的控制部18d而追加了对正弦波信号源31a以及同步信号源34进行控制的功能。

与图1所示的控制处理部18相同地，控制处理部38例如可以由个人计算机等计算机实现。控制处理部38的功能例如可以通过将实现它们的功能的程序安装于计算机而由软件实现。即，控制处理部38的功能通过软件与硬件资源协同动作而实现。

实现控制处理部38的功能的程序例如可以在记录于CD-ROM或DVD(注册商标)-ROM等计算机可读取的记录介质的状态下分发，也可以经由互联网等网络而分发。此外，控制处理部38的功能可以利用FPGA、LSI、ASIC等硬件而实现。

<光纤特性测定装置的动作>

本实施方式的光纤特性测定装置3的测定原理与第1实施方式的光纤特性测定装置1不同，但大致进行与图3所示的流程图中示出的动作相同的动作。因此，下面，参照图3对本实施方式的光纤特性测定装置3的动作进行说明。

如果开始图3所示的流程图的处理，则首先进行根据被测定光纤FUT的长度方向上的测定点的位置以及预先设定的空间分辨率而设定光源11a的调制频率fm以及调制振幅Δf的处理(步骤S11)。控制处理部38的控制部38d针对光源部11的驱动信号生成部11b而进行该处理。进行该处理而决定被测定光纤FUT的长度方向的关联峰值的位置以及关联峰值的间隔。

接下来，在控制部38d的控制下进行将光源11a的线宽设为第1频谱宽度而获取第1布里渊增益频谱B1的处理(步骤S12)。如果开始该处理，则首先由控制部38d进行如下处理，即，在正弦波信号源31a设定由光频率偏移器31对探测光L32赋予的频率偏移量(频率fb)的初始值。接下来，驱动信号生成部11b由控制部38d控制，从驱动信号生成部11b对光源11a输出驱动信号D1。此外，在这里，不进行信号发生部10的控制，不将信号SG输出。

如果驱动信号D1向光源11a输入，则从光源11a将具有以调制频率fm进行了频率调制的第1频谱宽度的连续光L1输出。从光源11a输出的连续光L1向光分支部30射入而分支为第1分支光L21以及第2分支光L22。分支出的第2分支光L22向光频率偏移器31射入并以频率fb使频率偏移而形成为探测光L32。该探测光L32经由光隔离器32从被测定光纤FUT的另一端向被测定光纤FUT射入，在被测定光纤FUT内传播。

另外，分支的第1分支光L21经由光延迟部14而向光开关33射入。在光开关33处于连接状态的情况下，射入至光开关33的第1分支光L21从光开关33作为泵浦光L31而输出。从光开关33输出的泵浦光L31经由光分支部35从被测定光纤FUT的一端向被测定光纤FUT射入，在被测定光纤FUT内传播。

在被测定光纤FUT内，泵浦光L31与探测光L32彼此在相反方向上传播，与此相伴，在被测定光纤FUT内依次产生布里渊散射光LS(后方散射光)。在被测定光纤FUT内产生的布里渊散射光LS在泵浦光L31传播的方向的相反方向上传播，与经由被测定光纤FUT的探测光L32一起从被测定光纤FUT的一端射出。从被测定光纤FUT的一端射出的探测光L32以及布里渊散射光LS在经由光分支部35之后由受光部36接受，从受光部36输出第1受光信号。该第1受光信号由锁定放大器37获取。

接下来，如果光开关33处于断开状态，则未从光开关33输出泵浦光L31。于是，只有经由被测定光纤FUT的探测光L32从被测定光纤FUT的一端射出。从被测定光纤FUT的一端射出的探测光L32在经由光分支部35之后由受光部36接受，从受光部36输出第2受光信号。该第2受光信号由锁定放大器37获取。

如果获取到第1受光信号及第2受光信号，则进行在锁定放大器37获取第1受光信号与第2受光信号之差而求出布里渊散射光LS的强度的处理。如果进行该处理，则从锁定放大器37输出表示布里渊散射光LS的强度的检测信号S2。该检测信号S2由控制处理部38的数据获取部38a获取并存储于信号处理部38b。

如果以上处理结束，则由控制部38d对正弦波信号源31a进行控制，由光频率偏移器31依次变更对探测光L32赋予的频率偏移量(频率fb)(进行扫描)，并反复进行与上述动作相同的动作。如果对探测光L32赋予的频率偏移量(频率fb)的扫描完毕，则在信号处理部38b进行求出第1布里渊增益频谱的处理。具体而言，利用信号处理部38b进行如下处理，即，使探测光L32的频率偏移量(频率fb)与信号处理部38b所依次存储的检测信号S2建立关联而获得第1布里渊增益频谱。

接下来，在控制部38d的控制下进行将光源11a的线宽设为第2频谱宽度而获取第2布里渊增益频谱B2的处理(步骤S13)。除了下面的2点以外，该处理与步骤S12中进行的处理相同。因此，省略步骤S13中进行的处理的详细说明。

·除了驱动信号生成部11b以外，信号发生部10也由控制部38d控制，具有以调制频率fm进行了频率调制的第2频谱宽度的连续光L1从光源11a输出这一点，

·由信号处理部38b进行取代第1布里渊增益频谱而获得第2布里渊增益频谱的处理这一点

接下来，对第1布里渊增益频谱B1与第2布里渊增益频谱B2的差值进行计算(步骤S14)，对计算出的差值最大的频率进行计算(步骤S15)，由测定部38c进行基于计算出的频率而测定被测定光纤FUT的特性的处理(步骤S16)。如果以上处理结束，则利用控制部38d判断测定是否已结束(步骤S17)，在测定未结束的情况下(“NO”的情况)，返回至步骤S11，在测定结束的情况下(“YES”的情况)，在控制部38d的控制下进行显示测定结果的处理(步骤S18)。通过以上处理而结束图3所示的一系列处理。

如上所述，在本实施方式中，使具有第1频谱宽度的泵浦光L31向被测定光纤FUT射入而获取第1布里渊增益频谱B1，使具有第2频谱宽度的泵浦光L31向被测定光纤FUT射入而获取第2布里渊增益频谱B2。而且，基于第1布里渊增益频谱B1及第2布里渊增益频谱B2而对被测定光纤FUT的特性进行测定。由此，还能够无误地对施加于被测定光纤FUT的较大的应变、温度变化进行测定。

[第4实施方式]

<光纤特性测定装置的结构>

图8是表示本发明的第4实施方式所涉及的光纤特性测定装置的要部结构的框图。此外，在图8中，对与图7所示的结构相同的结构标注相同的标号。如图8所示，本实施方式的光纤特性测定装置4为如下结构，即，省略了图7所示的光纤特性测定装置3的信号发生部10，取代控制处理部38而设置有控制处理部40。

与第1实施方式的光纤特性测定装置1相同地，前述的第3实施方式的光纤特性测定装置3使具有第1、第2频谱宽度的连续光L1(泵浦光L31)依次向被测定光纤FUT射入，依次获取第1布里渊增益频谱B1及第2布里渊增益频谱B2。与此相对，与第2实施方式的光纤特性测定装置2相同地，本实施方式的光纤特性测定装置4使具有第1频谱宽度的连续光L1(泵浦光L31)向被测定光纤FUT射入而获取第1布里渊增益频谱B1，利用获取到的第1布里渊增益频谱B1并通过运算而求出第2布里渊增益频谱B2。

此外，本实施方式中求出的第2布里渊增益频谱B2通过运算而求出，因此严格意义上与第3实施方式中获得的第2布里渊增益频谱B2不同。换言之，本实施方式中求出的第2布里渊增益频谱B2是在向被测定光纤FUT射入的光的频谱宽度为第2频谱宽度的情况下能够获得的(期待能够获得的)布里渊增益频谱。

控制处理部40对光纤特性测定装置4的动作统一进行控制，并且利用锁定放大器37的检测结果而进行为了测定被测定光纤FUT的特性(例如应变分布、温度分布、振动分布等)所需的处理。控制处理部40具有数据获取部40a、信号处理部40b、测定部40c以及控制部40d。

数据获取部40a在控制部40d的控制下获取从锁定放大器37输出的检测信号S2。具体而言，数据获取部40a将具有第1频谱宽度的连续光L1从光源部11输出，在对探测光L32的频率偏移量(频率fb)进行了扫描的情况下，依次获取从锁定放大器37输出的检测信号S2。另外，数据获取部40a将具有第1频谱宽度的连续光L1从光源部11输出，在对探测光L32的频率偏移量(频率fb)进行扫描的情况下，依次获取从锁定放大器37输出的检测信号S2。

信号处理部40b具有第1信号处理部41以及第2信号处理部42，在控制部40d的控制下利用由数据获取部40a获取的检测信号S2而进行获得布里渊增益频谱的处理。第1信号处理部41进行如下处理，即，在将具有第1频谱宽度的连续光L1从光源部11输出的情况下，使探测光L32的频率偏移量(频率fb)与利用数据获取部40a依次获取的检测信号S2建立关联而获得第1布里渊增益频谱。

第2信号处理部42进行如下处理，即，读出由第1信号处理部41获得的第1布里渊增益频谱，利用读出的第1布里渊增益频谱而求出第2布里渊增益频谱。具体而言，第2信号处理部42进行如下处理，即，进行从第1信号处理部41读出的第1布里渊增益频谱与单峰性频谱的卷积运算而求出第2布里渊增益频谱。

这里，与第2实施方式相同地，用于卷积运算的单峰性频谱可以使图4A所示的第1布里渊增益频谱的前景光频谱变得平坦(使峰值频率fp1的信号强度降低)，并且能够大致维持背景光频谱的形状。作为这种单峰性频谱，例如能举出洛伦兹型频谱、高斯型频谱、或者方形窗型频谱。

用于卷积运算的单峰性频谱的频谱宽度(例如半值全宽)只要大于布里渊散射光的频谱宽度(例如30MHz左右)即可。单峰性频谱的频谱宽度优选为布里渊散射光的频谱宽度的2～4倍左右(例如100MHz)。

测定部40c读出由第1信号处理部41获得的第1布里渊增益频谱B1以及由第2信号处理部42求出的第2布里渊增益频谱B2。测定部40c基于上述第1布里渊增益频谱B1及第2布里渊增益频谱B2而对被测定光纤FUT的特性进行测定。此外，测定部40c的内部结构与图2所示的测定部18c的内部结构相同。

控制部40d对光源部11的驱动信号生成部11b、光频率偏移器31的正弦波信号源31a、同步信号源34、和控制处理部40的数据获取部40a、信号处理部40b、以及测定部40c进行控制而统一控制光纤特性测定装置4的动作。该控制部40d从图7所示的控制部38d省略进行图7所示的信号发生部10的控制的功能。

与图3所示的控制处理部38相同地，控制处理部40例如可以由个人计算机等计算机实现。控制处理部40的功能例如通过将实现上述功能的程序安装于计算机而由软件实现。即，控制处理部40的功能通过软件与硬件资源协同动作而实现。

实现控制处理部40的功能的程序例如可以在记录于CD-ROM或DVD(注册商标)-ROM等计算机可读取的记录介质的状态下分发，也可以经由互联网等网络而分发。此外，控制处理部40的功能可以利用FPGA、LSI、ASIC等硬件而实现。

<光纤特性测定装置的动作>

本实施方式的光纤特性测定装置4的测定原理与第2实施方式的光纤特性测定装置2不同，但大致进行与图6所示的流程图中示出的动作相同的动作。因此，下面，参照图6对本实施方式的光纤特性测定装置4的动作进行说明。

如果开始图6所示的流程图的处理，则首先进行根据被测定光纤FUT的长度方向上的测定点的位置以及预先设定的空间分辨率而设定光源11a的调制频率fm以及调制振幅Δf的处理(步骤S11)。控制处理部40的控制部40d针对光源部11的驱动信号生成部11b而进行该处理。进行该处理而决定被测定光纤FUT的长度方向上的关联峰值的位置以及关联峰值的间隔。

接下来，在控制部40d的控制下进行将光源11a的线宽设为第1频谱宽度而获取第1布里渊增益频谱B1的处理(步骤S12)。除了由数据获取部40a获取到的检测信号S2存储于第1信号处理部41这一点以外，该处理与第3实施方式相同，因此将详细的说明省略。

接下来，利用第2信号处理部42进行如下处理，即，通过运算而求出如果增大光源11a的线宽则能够获得的第2布里渊增益频谱(步骤S20)。具体而言，利用第2信号处理部42进行如下处理，即，读出第1信号处理部41中存储的第1布里渊增益频谱，利用读出的第1布里渊增益频谱而求出第2布里渊增益频谱。更具体而言，利用第2信号处理部42进行如下处理，即，进行从第1信号处理部41读出的第1布里渊增益频谱与单峰性频谱(例如频谱宽度为100MHz的高斯型频谱)的卷积运算而求出第2布里渊增益频谱。

如果以上处理结束，则利用测定部40c进行如下处理，即，对第1布里渊增益频谱B1与第2布里渊增益频谱B2的差值进行计算(步骤S14)，对计算出的差值最大的频率进行计算(步骤S15)，基于计算出的频率而测定被测定光纤FUT的特性(步骤S16)。如果以上处理结束，则控制部40d判断测定是否已结束(步骤S17)，在测定未结束的情况下(“NO”的情况)返回至步骤S11，在测定结束的情况下(“YES”的情况)，在控制部18d的控制下进行显示测定结果的处理(步骤S18)。通过以上处理而结束图6所示的一系列处理。

如上所述，在本实施方式中，使具有第1频谱宽度的泵浦光L11向被测定光纤FUT射入而获取第1布里渊增益频谱B1，利用获取的第1布里渊增益频谱B1并通过运算而求出第2布里渊增益频谱B2。而且，基于第1布里渊增益频谱B1及第2布里渊增益频谱B2而对被测定光纤FUT的特性进行测定。由此，还能够无误地对施加于被测定光纤FUT的较大的应变、温度变化进行测定。

另外，在本实施方式中，通过运算而求出第2布里渊增益频谱B2，因此无需如第1实施方式那样为了获得第2布里渊增益频谱B2而使具有第2频谱宽度的泵浦光L11向被测定光纤FUT射入。因此，与第1实施方式相比能够缩短测定所需的时间。另外，不追加信号发生部10等硬件，而仅通过实现控制处理部40的功能的软件的变更就能够应对。

以上对本发明的实施方式所涉及的光纤特性测定装置、光纤特性测定程序、以及光纤特性测定方法进行了说明，但本发明并不限制于上述实施方式，可以在本发明的范围内自由地变更。

例如，在上述第1、第3实施方式中，对具有分布回归型激光二极管的光源11a供给不与信号SG重叠的驱动信号D1而将具有第1频谱宽度的连续光L1输出，供给与信号SG重叠的驱动信号D1而将具有第2频谱宽度的连续光L1输出。然而，可以对具有分布光栅反射型激光二极管(DBR-LD：Distributed Bragg Reflector Laser Diode)的光源11a的驱动电流的频率或相位进行调整，而将具有第1频谱宽度的连续光L1或具有第2频谱宽度的连续光L1输出。

或者，可以在光源11a与光分支部30之间设置光频率偏移器(省略图示)，使从光源11a输出的具有第1频谱宽度的连续光L1保持原样地透过、或者变换为具有第2频谱宽度的连续光L1。此外，上述光频率偏移器例如可以是SSB调制器。或者，光频率偏移器可以由强度调制器与光滤波器的组合构成。

另外，在上述第1、2实施方式中，利用光检测部16进行光外差检波，但也可以进行光零差检波。即，可以对泵浦光L11或参照光L12预先实施与布里渊频率偏移量相同程度的频率偏移，减小布里渊散射光LS与参照光L12的频率差(或者使其变为零)而进行检波。此外，在减小了布里渊散射光LS与参照光L12的频率差的情况下，优选利用低频ESA作为频率解析部17。另外，在使得布里渊散射光LS与参照光L12的频率差变为零的情况下，优选省略频率解析部17，扫描对泵浦光L11或参照光L12赋予的频率偏移量。

另外，上述第1、第2实施方式的光分支部12以及第3、4实施方式的光分支部30可以使连续光L1以相同的强度比而分支，也可以使连续光L1以不同的强度比而分支。光分支部12以及光分支部30的分支比可以考虑此后的光学系统的允许输入强度而设定。另外，在光分支部12以及光分支部30使连续光L1以不同的强度比而分支的情况下，可以利用光放大器等使分支的光中的强度较低的光放大。

另外，在上述第3、4实施方式中，对利用设置于光分支部30与光隔离器32之间的光频率偏移器31使第2分支光L22(探测光L32)的频率向低频方向偏移的例子进行了说明。然而，也可以在光分支部30与光开关33之间设置光频率偏移器31，使第1分支光L21(泵浦光L31)的频率向高频方向偏移。

另外，在上述第1、第2实施方式中，光延迟部14设置于光分支部12与合波部15之间，但光延迟部14也可以设置于光分支部12与光分支部13之间、或者光分支部13与合波部15之间。同样地，在上述第3、第4实施方式中，光延迟部14设置于光分支部12与光开关33之间，但光延迟部14也可以设置于光分支部12与光频率偏移器31之间、或者光频率偏移器31与光隔离器32之间。

另外，在上述实施方式中，为了简化说明，对在被测定光纤FUT仅出现1个关联峰值的情况进行了说明。在被测定光纤FUT出现多个关联峰值的情况下，例如只要利用称为双重调制法的方法或者称为时间门法的方法选择多个关联峰值中的1个，仅提取出选择的关联峰值出现的位置处的布里渊散射光即可。

在本说明书中，表示“前、后、上、下、右、左、垂直、水平、纵、横、行及列”等方向的词语是针对本发明的装置的上述方向而提及的。因此，应当在本发明的装置中相对地解释本发明的说明书中的上述词语。

“构成”之类的词语用于表示为了执行本发明的功能而构成、或者表示装置的结构、要素、部分。

并且，技术方案中表述为“方式和功能”的词语应当包含能够用于执行本发明中包含的功能的所有构造。

“单元”之类的词语用于表示结构要素、单元、硬件、为了执行期望的功能而编程的软件的一部分。硬件的典型例为设备、电路，但并不局限于此。

以上对本发明的优选实施例进行了说明，但本发明并不限定于这些实施例。在不脱离本发明的主旨的范围内，可以进行结构的附加、省略、置换、以及其他变更。本发明并不由前述说明限定，仅由随附的权利要求书限定。

标号的说明

1～4 光纤特性测定装置

10 信号发生部

11 光源部

11a 光源

11b 驱动信号生成部

12、13 光分支部

14 光延迟部

15 合波部

16 光检测部

17 频率解析部

18、20 控制处理部

18a、20a 数据获取部

18b、20b 信号处理部

18c、20c 测定部

18d、20d 控制部

19a 差值计算部

19b 特性测定部

21 第1信号处理部

22 第2信号处理部

30 光分支部

31 光频率偏移器

32 光隔离器

33 光开关

34 同步信号源

35 光分支部

36 受光部

37 锁定放大器

38、40 控制处理部

38a、40a 数据获取部

38b、40b 信号处理部

38c、40c 测定部

38d、40d 控制部

41 第1信号处理部

42 第2信号处理部

B1 第1布里渊增益频谱

B2 第2布里渊增益频谱

D1 驱动信号

FUT 被测定光纤

L1 连续光

L11 泵浦光

L12 参照光

L21 第1分支光

L22 第2分支光

L31 泵浦光

L32 探测光

LS 布里渊散射光

S1、S2 检测信号。