[發(fā)明專利]光纖特性測量裝置和光纖特性測量方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811609724.0
• 申請日: 2018-12-27
• 公開（公告）號: CN109974973B
• 公開（公告）日: 2022-03-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 古川靖
• 申請（專利權(quán)）人: 橫河電機(jī)株式會社
• 主分類號: G01M11/00
• 分類號: G01M11/00;G01K11/322;G01B11/16
• 代理公司: 上海專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 31100
• 代理人: 陸嘉

一種光纖特性測量裝置，包括光源，第一和第二光分支單元，檢測單元，測量單元和控制單元。光源單元輸出調(diào)頻連續(xù)光波。第一光分支單元將連續(xù)光分支成泵浦光和參考光。第二光分支單元輸出反向散射光，該反向散射光由從光纖的一端入射的泵浦光產(chǎn)生并且在光纖中受到布里淵散射。檢測單元檢測反向散射光和參考光的干涉光。測量單元通過來自檢測單元的檢測信號測量光纖的特性。控制單元控制光源單元，以與調(diào)制頻率對應(yīng)的調(diào)制周期的一個(gè)周期或半周期為單位改變連續(xù)光的調(diào)制頻率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種光纖特性測量裝置和光纖特性測量方法，用于基于作為待測對象的光纖中的布里淵散射產(chǎn)生的反向散射光(backscattered light)來測量光纖的特性。

背景技術(shù)

光纖是光傳輸介質(zhì)之一。根據(jù)施加到光纖的應(yīng)變和光纖的溫度，通過使光入射在光纖上而產(chǎn)生的布里淵散射發(fā)生變化。已知一種通過測量由布里淵散射光的頻移來測量光纖縱向上的分布的應(yīng)變和分布的溫度的方法。例如，通過在諸如橋、建筑物等結(jié)構(gòu)上展開光纖并基于上述方法指定光纖的應(yīng)變部分，可以檢測在這些結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生的應(yīng)變。作為這樣的測量方法，已知所謂的BOTDR(Brillouin Optical Time Domain Reflectometry布里淵光學(xué)時(shí)域反射計(jì))方法、BOCDR(Brillouin Optical Correlation Domain Reflectometry布里淵光學(xué)相關(guān)域反射計(jì))方法等。

BOTDR方法檢測通過使光脈沖從待測光纖(被測光纖)的一端入射而獲得的布里淵散射的反向散射光(布里淵散射光)，并測量布里淵散射光相對于入射光的頻移(以下稱為布里淵頻移)和布里淵散射光返回的時(shí)間。布里淵散射光受到聲波的多普勒效應(yīng)的影響，該聲波的速度根據(jù)待測光纖的應(yīng)變和溫度而變化，因此，布里淵散射光偏移到與入射光不同的頻率。待測光纖的應(yīng)變和溫度的大小可以通過測量上述布里淵頻移來測量。此外，通過測量布里淵散射光返回的時(shí)間，可以指定在待測光纖的縱向的一位置。

BOCDR測量方法檢測通過制造泵浦光獲得的布里淵散射光，并測量布里淵頻移，泵浦光是調(diào)頻連續(xù)光波、從待測光纖的一端入射。如下面的專利文獻(xiàn)1和非專利文獻(xiàn)1中所述，在BOCDR測量方法中，通過用參考光干涉布里淵散射光，在待測光纖中出現(xiàn)“相關(guān)峰”的特定位置處的布里淵散射光被選擇性地提取。例如，在給予正弦頻率調(diào)制的連續(xù)光波(被稱為連續(xù)光)入射到待測光纖上的情況下，待測光纖中的相關(guān)峰之間的間隔與正弦頻率調(diào)制的調(diào)制頻率成反比。此外，通過掃描連續(xù)光的調(diào)制頻率，可以移動沿著待測光纖的縱向的相關(guān)峰。通過在移動相關(guān)峰的同時(shí)獲得每個(gè)相關(guān)峰點(diǎn)處的布里淵頻移，可以測量待測光纖的縱向上的分布的應(yīng)變和分布的溫度。

上述BOCDR測量方法可以選擇性地輸出在待測光纖中約幾厘米的窄區(qū)域中的布里淵散射光，作為對應(yīng)于待測光纖縱向上的特定位置的干涉輸出。另外，由于使連續(xù)光而不是光脈沖入射到待測光纖上，因此在待測光纖中產(chǎn)生的反向散射光的信號強(qiáng)度很高，并且由于不需要大量的平均值，可以縮短測量時(shí)間。BOCDR測量方法中的空間分辨率和測量時(shí)間優(yōu)于BOTDR測量方法中的空間分辨率(通常為1米或更長)和測量時(shí)間(幾分鐘到幾十分鐘)，在BOTDR測量方法中光脈沖入射到待測光纖。

這里，在上述BOCDR測量方法中，在待測光纖的長度長于上述相關(guān)峰之間的間隔的情況下，在待測光纖中出現(xiàn)多個(gè)相關(guān)峰。在這種情況下，必須以這樣的方式避免串?dāng)_，即選擇相關(guān)峰中的一個(gè)，并且只有在所選的相關(guān)峰出現(xiàn)的位置處的布里淵散射光被提取，而其他相關(guān)峰出現(xiàn)的位置處的布里淵在散射光不被提取。作為以這種方式選擇相關(guān)峰的方法，存在一個(gè)方法被稱為時(shí)間門控方案(temporal gating scheme)。在時(shí)間門控方案中，將給定正弦頻率調(diào)制的連續(xù)光成形為脈沖形狀，然后入射到待測光纖上，并調(diào)整布里淵散射光的光接收時(shí)間，以便選擇待測光纖的相關(guān)峰。關(guān)于時(shí)間門控方案的細(xì)節(jié)，例如，參見以下非專利文獻(xiàn)1。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：JP-B-5105302

非專利文獻(xiàn)