[发明专利]利用布里渊散射的频谱测定装置及测定方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用光纤内发生的布里渊散射判断该光纤的温度或变形的状态(检测异常)的频谱测定装置及测定方法。

背景技术

表示由光纤内发生的布里渊散射而得到的增益的布里渊增益频谱(下面称为BGS)，随着光纤温度及变形的不同而变化。已知利用该BGS的变化测定光纤温度及变形的技术。

在文献(Kazuo Hotate and Sean Ong Soon Leng，″A Correlation-Based Continuous-Wave technique for measurement of dynamic strainalong an opticalfiber using Brillouin scattering with fully distributedability″，TechnicalDigest of OFS-15，PD5(2002))中，记载了一种测定光纤内各位置处的BGS的技术。在上述文献记载的技术中，首先使泵浦光及探测光从光纤两端相对地入射。由此，通过在光纤中传输泵浦光而产生布里渊散射，探测光通过该布里渊散射得到布里渊增益。预先将泵浦光及探测光都调频为正弦波形，探测光主要在泵浦光和探测光之间的相干较高的相干峰位置处得到布里渊增益。

通过固定光纤中的相干峰位置，针对该相干峰位置处的泵浦光和探测光之间的频率差进行扫描，测定探测光得到的布里渊增益，从而测定BGS。由于该BGS的形状随相干峰位置处光纤温度及变形的不同而变化，所以通过将光纤的沿长度方向的各位置设定为相干峰位置，分别测定BGS，能够了解光纤沿长度方向的温度分布及变形分布的状态。

发明内容

发明人对上述现有技术进行研究，其结果发现下述问题。

即，在超导体中，如果温度、磁场或电流密度中的任意一个超过临界点，就会使超导状态崩溃(成为正常导电状态)而发热，超导体的温度急剧上升。为了防止上述现象，需要测定并常时监视超导体的温度分布。因此，考虑通过将光纤卷绕在超导体上，使用上述文献记载的技术测定光纤沿长度方向的温度，从而测定超导体的温度分布。在此情况下，温度分布的测定速度成为问题。

在上述文献中，记载了以下述方式测定BGS的方法，即，针对频率差在10.8～11.0GHz的范围内进行扫描，以间隔为2MHz、采样率为8.8Hz的条件，在频率差的100个点上测定探测光得到的布里渊增益。即，在上述文献记载的方法中，光纤中1个位置的温度测定需要大约0.114秒。由此，在沿光纤的长度方向进行100个位置的温度测定，从而测定光纤的温度分布的情况下，测定需要11.4秒左右。

由于上述文献中记载的方法的测定速度较慢，所以使温度上升的检测变慢，无法防止超导体的温度急速上升的现象。

本发明就是为了解决上述问题而提出的，其目的在于提供一种测定装置及测定方法，其能够更迅速地判断光纤温度或变形的状态。

本发明所涉及的频谱测定装置是用于利用在作为传感器部的光纤内产生的布里渊散射而检测该光纤异常的装置，其具有传感器部(光纤)或具有用于可拆卸地设置该传感器部的构造。具体地说，该频谱测定装置具有光源、探测光输出端、泵浦光输出端、分析部以及判断部。

光源输出泵浦光及探测光。探测光输出端向光纤的一端供给来自光源的探测光，泵浦光输出端向光纤的另一端供给来自光源的泵浦光。分析部分析通过布里渊散射而在光纤内使探测光得到的增益，该布里渊散射是通过在光纤中传输泵浦光而产生的。判断部基于分析部的分析结果，判断与光纤的温度或变形相关的状态。

特别地，在该频谱测定装置中，将光纤内传输的泵浦光和探测光之间的频率差设定在频率差设定范围内，该频率差设定范围是包含基准增益频谱中取得峰值的频率差在内的范围、且小于或等于基准增益频谱的谱线宽度，该基准增益频谱是在光纤的温度或变形处于基准状态时探测光得到的增益的频谱。

根据本发明所涉及的频谱测定装置，由于分析部进行的布里渊增益的分析是在包含基准增益频谱中取得峰值的频率差在内的频率差设定范围内，针对包含在该频率差设定范围内的频率差进行的，所以在判断与光纤的温度或变形相关的状态时，能够得到足够的信息。另外，该分析是针对包含在小于或等于基准增益频谱谱线宽度的范围内的频率差，无需对范围外的频率差进行分析。由此，能够缩短布里渊增益的测定时间。由此，能够更迅速地判定温度或变形的状态。