s P • ¤X N Ë ù p § ü” X ¢ ° Ë ÑV Ȗ ¥ BOTDA  ï " e8 ý û s ÚI í ÄÞ Ã Å„ Æ ] ‚ §V ê s

X ê

s P  • ¤X N Ë ù p §  ü” X ¢ ° Ë ÑV Ȗ ¥ BOTDA  ï " e8 ý û s ÚI í ÄÞ Ã Å„ Æ ] ‚ §V ê s

ƒ

‘

š0 ï F+ Ö < ^∗

 â

· ¡ ¤ @ /† < Ɠ § G ' p" f/ B N† < Æõ , @ /½ ¨ 702-701

z

 ¢ 9  ‘ š

 â

· ¡ ¤ @ /† < Ɠ §  o† < Æ/ B N† < Æõ , @ /½ ¨ 702-701

-

! HG ž B( 8 

ô 

Dz D G ³ ðï  r õ † < ƃ  ½ ¨" é ¶ í ß –\ O 8 £ ¤& ñ ³ ðï  r Â Ò q  õ > 8 £ ¤ Õ ªÒ  ¨, @ /„   305-600 (2003¸   2 Z 4 13{ 9  ~ à Î6 £ §)

F 

g$ 3 Ä »\  ¦ s 6   xô  Ç  © œ o  8 £ ¤& ñ `  ¦ 0 A # Œ à ºz   _  F  g$ 3 Ä » U  ´s  „  ^ ‰\  ¦ G ' p" f– Ð  6   x½ + É Ã º e ”   H F  g$ 3  Ä

» BOTDA (Brillouin Optical Time Domain Analysis) G ' p" f_  Ø  ¦§ 4 ’    ñ_  ß ¼l \  ¦ † ¾ Ó © œr (   . F  g$ 3  Ä

» BOTDA G ' p" f  H ô  Ç > h_  Y Us $   s š ¸× ¼ü < ¿ º > h_  F  g„     › ¸l (electro-optic modulator)\  ¦   6

x # Œ ç ß –é ß – >  ½ ¨$ í % i  . ¢ ¸ô  Ç F  g$ 3 Ä »7 £ x; Ÿ ¤ l (Erbium doped fiber amplifier : EDFA)\  ¦ s 6   x 

#

Œ * 3 i ç ` O Û ¼ F  g`  ¦ 7 £ x; Ÿ ¤ % i  . ] j Œ • ) a EDFA  H 1é ß –õ  2é ß –  s \  @ /% i : Ÿ x õ  € 9 ' \  ¦ t “ ¦ e ”   H 2é ß – 7

£

x; Ÿ ¤ l – Ð ½ ¨$ í ÷ &% 3  . 7 £ x; Ÿ ¤ ) a * 3 i ç ` O Û ¼ F  g“ É r 7 £ x; Ÿ ¤„  ˜ Ð  15C  & ñ • ¸ & & ’ Ü ¼ 9, G ' p" fØ  ¦§ 4  ’    ñ“   Ú Ôw n = À

Ҁ © œ ’    ñ• ¸ Õ ª\     20C  & ñ • ¸ & f ” `  ¦ S X ‰ “   % i  .

PACS numbers: 42. 81. Pa

Keywords: Brillouin F  g r ç ß – % ò % i  ì  r$ 3 , ` O Û ¼ F  g, Brillouin Å Ò à º

I. " e  ] Ø

#

Œ Q t  7 á x À Ó_  F  g$ 3 Ä » G ' p" f ×  æ F  g$ 3 Ä » BOTDA (Brillouin optical time domain analysis) G ' p" f  H F  g$ 3 Ä »

\

 y Œ •y Œ • € ª œé ß –\  ` O Û ¼ * 3 i ç F  g õ  CW á Ԗ ÐÚ Ô F  g`  ¦ “   

#

Œ F  g$ 3 Ä »? /_  6 £ §† ¾ ÓF  g  ç ß –_   © œ  ñ Œ •6   x \  _  # Œ µ 1 ÏÒ q t 



 H Ú Ôw n =À Ҁ © œ í ß –ê ø Í`  ¦ s 6   x # Œ F  g$ 3 Ä »\  K t   H   + þ A Ò

 ¦`  ¦ 8 £ ¤& ñ ô  Ç  [1]. í ß –ê ø ÍF  g_  Å Ò à º  H ` O Û ¼ * 3 i ç F  g_  Å Ò 

à º ˜ Ð  ± ú  t   H X < s  Qô  Ç y n C`  ¦ ‘ Û ¼ž Ðß ¼Û ¼ F  g(Stokes light)’ s  “ ¦  ҏ É r  . s  Qô  Ç Å Ò à º    o\  ¦ Ú Ôw n =À Ҁ © œ Å Ò 

à º …  ;s    9, s  ° ú כ“ É r F  g$ 3 Ä »_    + þ AÒ  ¦ õ  “ : r • ¸\  _ 

”

> rô  Ç  [2–4]. 1989¸  \  Ú Ôw n =À Ҁ © œ í ß –ê ø Í`  ¦ s 6   x   H F  g$ 3  Ä

» BOTDA G ' p" f ] jî ß –÷ &# Q F  g$ 3 Ä »_  U  ´s ~ ½ ӆ ¾ Ó\   

 É

r   + þ AÒ  ¦ ì  r Ÿ í\  ¦ ¸ ú ˜˜ Ð# ŒÅ Ò% 3   [5,6]. Õ ª Ê ê ´ ú §“ É r ƒ  ½ ¨



[ þ t s  é ß –{ 9 — ¸× ¼ F  g$ 3 Ä »\  ` O Û ¼ * 3 i ç F  g " é ¶ õ  CW á Ԗ Ð Ú

Ô F  g " é ¶`  ¦ F  g$ 3 Ä » € ª œé ß –\  { 9  r &  ¿ º F  g " é ¶  s \ " f µ 1 Ï Ò q

t   H Ä »• ¸ Ú Ôw n =À Ҁ © œ 7 £ x; Ÿ ¤`  ¦ s 6   x   H Ä »• ¸ Ú Ôw n =À Ҁ © œ í

ß –ê ø Í(Stimulated brillouin scattering)~ ½ ÓZ O `  ¦ > hµ 1 Ï % i   [7–9]. s  ~ ½ ÓZ O “ É r CW á Ԗ ÐÚ Ô F  g_  Å Ò à º\  ¦ ` O Û ¼ * 3 i ” 

∗

E-mail: [email protected]

F 

g_  Å Ò à º\  @ /K  F  g$ 3 Ä » “ ¦Ä »_  Å Ò à º …  ;s ë ß –
p u # Q F

M
>  † < ÊÜ ¼– Ð+ ‹ ` O Û ¼ * 3 i ç F  g \  _ ô  Ç Ú Ôw n =À Ҁ © œ í ß –ê ø Í ’    

ñ CW á Ԗ ÐÚ Ô F  g ’    ñ\  ¦ Ä »• ¸ 7 £ x; Ÿ ¤ r v   H  כ s  . s  X O

>  † < ÊÜ ¼– Ð+ ‹ Z  }“ É r Ú Ôw n =À Ҁ © œ í ß –ê ø ÍF  g ’    ñ\  ¦ % 3   H  כ s 

0 p x  . l ” > r_  F  g$ 3 Ä » BOTDA ƒ  ½ ¨\ " f  H ¿ º > h_  F 

g " é ¶`  ¦  6   x # Œ ¿ º F  g " é ¶_  Å Ò à º\  ¦ & ñ x 9  >  ] j# QK 



   H # Q 9¹ ¡ § s  e ” % 3  . ¢ ¸ô  Ç 4 Ÿ ¤¸ ú šô  Ç Ú Ôw n =À Ҁ © œ Y Us $ 

\

 ¦ F  g† < Æ& h Ü ¼– Ð ½ ¨‰ & ³K     H    – й ¡ § s  e ” % 3  . Û ¼0 A Û

¼_  LUC “ §Ã º  H s  Qô  Ç # Q 9¹ ¡ §`  ¦ F G4 Ÿ ¤ “ ¦  ô  Ç > h_  F 

g„    › ¸l \  ¦  6   x # Œ ` O Û ¼ * 3 i ç F  g õ  CW á Ԗ ÐÚ Ô F  g`  ¦

½

¨‰ & ³   H l Õ ü t`  ¦ 1 l q  & h Ü ¼– Ð > hµ 1 Ï % i Ü ¼
, % 3 # Q”   Ú Ô w n

=À Ҁ © œ ’    ñ ¸ ú š6 £ § s  ´ ú §  : Ÿ x © œ 10000 r s  © œ_  ¨ î ç  H

 o ’    ñ% ƒo \  ¦ K     H  H é ß –& h `  ¦ t “ ¦ e ”   [7]. ‘ : r

ƒ 

½ ¨\ " f  H 2é ß – F  g$ 3 Ä »7 £ x; Ÿ ¤ l \  ¦ s 6   x # Œ ` O Û ¼ * 3 i ç F  g

`

 ¦ 7 £ x; Ÿ ¤ # Œ Ú Ôw n =À Ҁ © œ ’    ñ_  ß ¼l \  ¦ 7 £ x; Ÿ ¤ % i  . ¢ ¸ô  Ç

‰ &

³F _  é ß –{ 9 — ¸× ¼ F  g$ 3 Ä »– Ð ½ ¨$ í  ) a F  g$ 3 Ä » BOTDA G ' p" f

\

 ¦ s 6   x # Œ  © œ o \    5 g ü @Â Ò   + þ AÒ  ¦ 8 £ ¤& ñ x 9  g Ë >{ 9 y Œ ™ r

\  e ” # Q  8  H Ø  ¦§ 4 _  ` O Û ¼ * 3 i ç F  g`  ¦ € 9 כ ¹– Ð >   ) a



. Õ ª QÙ ¼– Ð F  g$ 3 Ä » BOTDA G ' p" f_   © œ o  8 £ ¤& ñ \  € 9  כ

¹ô  Ç  H Ø  ¦§ 4 `  ¦ ° ú   H ` O Û ¼ * 3 i ç F  g`  ¦ % 3 l  0 A # Œ F  g$ 3 Ä » 7

£

x; Ÿ ¤ l \  ¦  6   x “ ¦, F  g$ 3 Ä » BOTDAG ' p" f_  ` O Û ¼ * 3 i ç ’  

-193-

Õ

ªa Ë > 1. F  g$ 3 Ä » BOTDA G ' p" f_  > h¥ Æ • ¸.

ñ\  ¦ 7 £ x; Ÿ ¤ # Œ Ú Ôw n =À Ҁ © œ í ß –ê ø Í ’    ñ_  7 £ x; Ÿ ¤ : £ ¤$ í `  ¦ › ¸ 

% i  .

II. X c l Ž Ò ÞÌ ¦ RP 

F 

g$ 3 Ä »_  Ú Ôw n =À Ҁ © œ í ß –ê ø ͓ É r F  g s  Ó ü t| 9  ×  æ \  Ò q t|   6 £ § 

ü <  © œ  ñ  Œ •6   x # Œ { 9   F  g_  Å Ò à ºü <   É r Å Ò à º– Ð í

ß –ê ø Í   H ‰ & ³ © œÜ ¼– Ð s  Å Ò à º_  \  ¦ Ú Ôw n =À Ҁ © œ Å Ò à º … 

;s  “ ¦  9 s  Å Ò à º  H F  g$ 3 Ä »_  F « Ñ\  ß ¼>  _ 

”

> r½ + É ÷  r  m   F  g$ 3 Ä »\  “  ÷ &  H   + þ AÒ  ¦ õ  Å Ò0 A“ : r • ¸

\

   " f• ¸    oô  Ç . Õ ªa Ë > 1“ É r F  g$ 3 Ä » BOTDA G ' p" f _  > h¥ Æ • ¸s  . Õ ªa Ë >õ  ° ú  s  x 8 £ ¤& ñ F  g$ 3 Ä »_  € ª œé ß –\ " f

` O

Û ¼ * 3 i ç F  g õ  CW á Ԗ ÐÚ Ô F  g`  ¦ C u  # Œ F  g$ 3 Ä »\  F  g

`

 ¦ { 9  r ~  ´ M :, ` O Û ¼ * 3 i ç F  g_  F  g Å Ò Ã º\  ¦ ν

, CW á Ô

–

ÐÚ Ô F  g_  F  g Å Ò Ã º\  ¦ ν

  €   ¿ º F  g " é ¶_  Å Ò à º 



 H ∆ν = ν

− ν

  ) a  . ¿ º F  g " é ¶_  F  g Å Ò à º  ∆ν\  ¦ x

8 £ ¤& ñ F  g$ 3 Ä »_  Ú Ôw n =À Ҁ © œ Å Ò à º…  ;s  ν

ü < { 9 u  • ¸2 Ÿ ¤ F 

g " é ¶_  F  g Å Ò à º\  ¦ › ¸& ñ €   ` O Û ¼ * 3 i ç F  g“ É r Ä »• ¸ Ú Ôw n = À

Ҁ © œ í ß –ê ø Í\  _ K  CW á Ԗ ÐÚ Ô F  g Ü ¼– Ð F  g \  -t    ¨ 8 Š`  ¦

Õ

ªa Ë > 2. Ú Ôw n =À Ҁ © œ Å Ò à º …  ;s ü <   + þ AÒ  ¦_  › ' a > .

 9, s \     CW á Ԗ ÐÚ Ô F  g“ É r x 8 £ ¤& ñ F  g$ 3 Ä » ? /\ 

"

f Ú Ôw n =À Ҁ © œ F  g7 £ x; Ÿ ¤`  ¦ >   ) a  . s X O >  † < ÊÜ ¼– Ð+ ‹ Ú Ôw n = À

Ҁ © œ ’    ñ_  K $ 3 s  6   x s  >   ) a  .

s

X O >  7 £ x; Ÿ ¤ ) a CW á Ԗ ÐÚ Ô F  g ’    ñ  H F  g  Ž Ø  ¦ l \  _  K

" f „  l ’    ñ– Ð   ¨ 8 Š ÷ & 9 s  „  l ’    ñ  H ¿ º F  g " é ¶_  Å Ò 

à º  x 9  r ç ß –\    " f Õ ªa Ë > 2ü < ° ú  “ É r : £ ¤$ í `  ¦ ° ú   H  .

Õ

ªa Ë > 2  H F  g$ 3 Ä »_  { 9 & ñ  Òì  r \    + þ AÒ  ¦ s   Œ •6   x % i `  ¦ M : Ú

Ôw n =À Ҁ © œ s 1 p q Û ¼& 7 ˜à Ô! 3 `  ¦ ˜ Ðs   H > h¥ Æ • ¸ s  . * 3 i ç ` O  Û

¼ F  g õ  CW á Ԗ ÐÚ Ô F  g  s _  Å Ò à º  ∆ν = ν

{ 9  M : Ã º

’

  ’    ñ  H þ j@ / ÷ &Ù ¼– Ð Å Ò à º » ¡ ¤ \ " f þ j@ / Ø  ¦§ 4 `  ¦ % 3 



 H / B M s  Ú Ôw n =À Ҁ © œ “ ¦Ä » Å Ò à º …  ;s \  ¦ | 9  M :_  ’    ñØ  ¦

§

4 e ” `  ¦ ˜ Ðs “ ¦ e ”  . F  g$ 3 Ä »_  10 ∼ 13 km  s \  “  

 )

a   + þ AÒ  ¦ \  _  # Œ Ú Ôw n =À Ҁ © œ Å Ò à º …  ;s  µ 1 ÏÒ q t “ ¦ e ”

6 £ §`  ¦ ^  ¦ à º e ”  . s ü < ° ú  s  F  g$ 3 Ä »\   Œ •6   x   H   + þ AÒ  ¦

\

   É r Ú Ôw n =À Ҁ © œ Å Ò à º …  ;s  ν

_     o  H  6 £ §_  à ºd ”  Ü

¼– Ð ³ ð‰ & ³s  0 p x   [3].

ν

() = ν

(0) · (1 + C) (1) ν

(0) :   + þ AÒ  ¦ s  \ O `  ¦  â Ä º_  Ú Ôw n =À Ҁ © œ Å Ò à º …  ;s  C : Ú Ôw n =À Ҁ © œ Å Ò à º …  ;s _    + þ AÒ  ¦ > à º

‰ &

³F  F  g: Ÿ x’  6   x Ü ¼– Ð ´ ú §s   6   x ÷ &  H $ 3 % ò >  é ß –{ 9 — ¸× ¼ F  g

$

3 Ä »\  1.3 µm_    © œ`  ¦ ° ú   H { 9 § 4 F  g " é ¶`  ¦  6   x½ + É M :    + þ

AÒ  ¦ s  \ O Ü ¼€   Å Ò à º …  ;s   H 12 ∼ 13 GHz % ò % i _  ° ú כ

`

 ¦ t  9, 1.5 µm_  { 9 § 4 F  g " é ¶ \  @ /K " f  H Å Ò à º …  ;s 

 €  • 10 ∼ 11 GHz % ò % i _  ° ú כ`  ¦ ”   . s  Qô  Ç F  g$ 3 Ä » _  Ú Ôw n =À Ҁ © œ Å Ò à º …  ;s   H   + þ AÒ  ¦ õ  “ : r • ¸_     o\   

 É

r Å Ò à º_     o y Œ •y Œ • 5 MHz/0.01 %, 1 MHz/1

K – Ð

·

ú ˜ 94 R e ”   [9].

III. ÷ m Ç] M ö ŒV R Ë õ m Í • ¤X N Ë

1. 2‰ ˜ m ° Ë ÑV Ȗ ¥ ” Ö «˜  ×M  < gX c l

]

j Œ • ) a F  g$ 3 Ä »7 £ x; Ÿ ¤ l   H Õ ªa Ë > 3õ  ° ú  s  { 9 ì ø Í& h “   2é ß –

½

¨› ¸– Ð ] j Œ •÷ &% 3 Ü ¼ 9, 1é ß – 7 £ x; Ÿ ¤ \   6   x ) a # Q· ¢ §' ‘  F  g

Õ

ªa Ë > 3. 2é ß – F  g$ 3 Ä »7 £ x; Ÿ ¤ l _  > h¥ Æ • ¸.

Õ

ªa Ë > 4. ` O Û ¼ F  g 7 £ x; Ÿ ¤  Ò_  > h¥ Æ • ¸.

$

3 Ä »(Erbium doped fiber)_  U  ´s   H 17 m\  ¦ 980 nm  



© œ_  * 3 á Ô LD– Ð 120 mW * 3 i ç Ø  ¦§ 4 Ü ¼– Ð í  H~ ½ ӆ ¾ Ó * 3 i ç 

“

¦, 2é ß –“ É r # Q· ¢ §' ‘  F  g$ 3 Ä »_  U  ´s \  ¦ 40 m – Ð # Œ 980 nm * 3 á Ô LDü < 1480 nm pump LD\  ¦ s 6   x # Œ y Œ •y Œ • 280 mW ü < 160 mW_  * 3 i ç Ø  ¦§ 4 Ü ¼– Ð € ª œ~ ½ ӆ ¾ Ó * 3 i ç % i  . F  g

$

3 Ä » BOTDA_  ` O Û ¼’    ñ\  ¦ { 9 § 4    H  â Ä º F  g$ 3 Ä »7 £ x; Ÿ ¤ l

– Ð { 9 § 4 ÷ &  H ¨ î ç  H F  g [ jl   Œ •l  M :ë  H \  ™ è’    ñ % ò

%

i (Small signal region)_  7 £ x; Ÿ ¤`  ¦ 0 A # Œ 1é ß – 7 £ x; Ÿ ¤  Òü <

2é ß – 7 £ x; Ÿ ¤ Â Ò  s \  @ /% i  : Ÿ x õ  € 9 ' \  ¦  6   x % i  .

2. 3 n Ç­ Ž° Ë Ñ ” Ö «˜  ה ¼ < gX c l

Õ

ªa Ë > 4  H ` O Û ¼ F  g ’    ñ: £ ¤$ í `  ¦  Ž ž Ð l  0 Aô  Ç z  ´+ « >½ ¨$ í

•

¸s  . F  g " é ¶“ É r 1555 nm   © œ`  ¦ ° ú   H DFB LD\  ¦  6   x

% i  . ƒ  5 Å qF  g " é ¶`  ¦ ` O Û ¼’    ñ– Ð   › ¸ l  0 Aô  Ç LiNbO

F 

g„    › ¸l (EOM : Electro-optic modulator), ’    ñ7 £ x; Ÿ ¤

`

 ¦ 0 Aô  Ç 2é ß – F  g$ 3 Ä »7 £ x; Ÿ ¤ l , F  g [ jl  › ¸] X `  ¦ 0 Aô  Ç F  gy Œ ™ W l

, n t _ O  š ¸z  ´– ÐÛ ¼ ïá Ô\  ¦ s 6   x # Œ › ' a¹ 1 Ï % i  .

3. ° Ë ÑV Ȗ ¥ BOTDA  ï " e8 ý  ŒV R Ë

F 

g$ 3 Ä » BOTDAG ' p" f  H Õ ªa Ë > 5ü < ° ú  s  F  g " é ¶  Òü < F  g Ž  Ø

 ¦ Â Ò x 9  F  g  › ¸Â Җ Ð ½ ¨$ í  ) a  . F  g " é ¶  ҍ  H þ j@ /Ø  ¦§ 4  30 mW_  þ j@ /‚  ; Ÿ ¤ 5 MHz“   DFB LDü < þ j@ /Ø  ¦§ 4  55 dB

“

  2é ß – F  g$ 3 Ä »7 £ x; Ÿ ¤ l – Ð s À Ò# Q4 R e ”  . * 3 i ç ` O Û ¼ F  g“ É r

` O

Û ¼’    ñ– Ð   › ¸ l  0 A # Œ F  g„    › ¸l (EOM 1)\  ¦   6

x # Œ   › ¸ % i “ ¦, CW á Ԗ ÐÚ Ô F  g • ¸ F  g„    › ¸l (EOM

Õ

ªa Ë > 5. F  g$ 3 Ä » BOTDA G ' p" f_  ½ ¨$ í • ¸.

Õ

ªa Ë > 6. 2é ß – F  g$ 3 Ä »7 £ x; Ÿ ¤ l _  s 1 p q x 9  ¸ ú š6 £ § t à º.

2)\  ¦  6   x # Œ €  • 10 GHz_  @ /% i Ü ¼– Ð   › ¸ % i  . ¢ ¸ô  Ç F 

g Ž Ø  ¦  ҍ  H  © œ6   x F  g à º’  l \  ¦  6   x # Œ F  g ’    ñ\  ¦  Ž Ø  ¦ 

#

Œ ( Ž É Ó' – Ð X <s ' \  ¦ „  5 Å x % i  . F  g  › ¸Â ҍ  H * 3 i ç ` O  Û

¼ F  g   › ¸\  ¦ 0 A # Œ ` O Û ¼  µ 1 ÏÒ q tl , CW á Ԗ ÐÚ Ô F  g   › ¸

Õ

ªa Ë > 7. Å Ò à º    oì  r \  @ /ô  Ç ` O Û ¼_  Ø  ¦§ 4 : £ ¤$ í .

\

 ¦ 0 A # Œ RF ’    ñ µ 1 ÏÒ q tl \  ¦ y Œ •y Œ •  6   x # Œ ½ ¨$ í % i 



.

IV. ÷ m Ç] M ö+ s ÇÊ Ý Ä Z ØV Ä

Õ

ªa Ë > 3õ  ° ú  s  ] j Œ • ) a 2é ß – F  g$ 3 Ä »7 £ x; Ÿ ¤ l _  $ í 0 p x`  ¦ z  ´ +

« >ô  Ç   õ  Õ ªa Ë > 6s  . Õ ªa Ë > 6“ É r @ /% i  : Ÿ x õ  € 9 ' _    6

x Ä »·Á º\     % 3 “ É r 2é ß – F  g$ 3 Ä »7 £ x; Ÿ ¤ l _  s 1 p q x 9  ¸ ú š6 £ § t

à º : £ ¤$ í s  . Õ ªa Ë >\ " f ˜ Ѐ   € 9 ' \  ¦  6   x t  · ú §€ Œ ¤`  ¦

Õ

ªa Ë > 8. ` O Û ¼ F  g_  7 £ x; Ÿ ¤ \    É r 7 £ x; Ÿ ¤ • ¸.

M

:, ™ è’    ñ % ò % i \ " f 45 dB_  s 1 p q`  ¦ ° ú   H ì ø ̀   € 9 ' \  ¦



6   x €   55 dB_  €  • 10 dB & ñ • ¸ † ¾ Ó © œ ) a 7 £ x; Ÿ ¤: £ ¤$ í `  ¦ 

”

  . Õ ª s Ä »  H @ /% i  : Ÿ x õ  € 9 ' _   6   x Ü ¼– Ð 1é ß – 7 £ x; Ÿ ¤ Â Ò ì

 r \ " f µ 1 ÏÒ q tô  Ç ASE(Amplified spontaneous emission)Â Ò ì

 r s  ] j ÷ &# Q 2é ß –_  * 3 á Ô Ø  ¦§ 4 s  ’    ñ7 £ x; Ÿ ¤ \ ë ß – › ' a # Œ  Ù

¼– Ð s 1 p q_  7 £ x  µ 1 ÏÒ q t % i  .

Õ

ªa Ë > 4ü < ° ú  s  ] j Œ • ) a ` O Û ¼ F  g 7 £ x; Ÿ ¤  Ò_  z  ´+ « >  õ  Õ ª a Ë

> 7s  . Õ ªa Ë > 7\ " f  H ` O Û ¼_  Å Òl  100 kHz“    â Ä º

` O

Û ¼ F  g_  þ j@ /[ jl   H 10 ns, 20 ns, 30 ns_  ` O Û ¼ ; Ÿ ¤ \   



 48 W, 35 W, 25 Ws  . þ j@ / ° ú כs  ` O Û ¼_  ; Ÿ ¤ \   



 ×  ¦ # Q× ¼  H  כ “ É r ` O Û ¼_  ; Ÿ ¤ s  7 £ x † < Ê\     F  g$ 3 Ä »7 £ x

;

Ÿ

¤ l _  { 9 § 4 F  g s  7 £ x  >  ÷ &# Q F  g$ 3 Ä »7 £ x; Ÿ ¤ l _  s 1 p q s 

×

 ¦ # Q[ þ t l  M :ë  H s  . ` O Û ¼_  Å Òl  10 kHz“    â Ä º ` O Û ¼

;

Ÿ

¤ \    " f ` O Û ¼ þ j@ /° ú כ_     o \ O s  73 W_  { 9 & ñ ô  Ç ° ú כ Ü

¼– Ð 7 £ x; Ÿ ¤ ) a  . s  Qô  Ç s Ä »  H ` O Û ¼_  Å Òl  Ø  æì  r y  U  ´ l

 M :ë  H \  ` O Û ¼ ; Ÿ ¤ s  10 ns\ " f 20 ns– Ð   K • ¸ ¨ î ç  H F  g [

jl _     o  H B Ä º  Œ •l  M :ë  H \  ° ú  “ É r ß ¼l – Ð 7 £ x; Ÿ ¤ ) a  .

Õ

ªa Ë > 5ü < ° ú  s  2é ß – F  g$ 3 Ä »7 £ x; Ÿ ¤ l \  ¦ Ÿ í† < Êô  Ç F  g$ 3 Ä » BOTDAG ' p" f\  ¦ ½ ¨$ í “ ¦, z  ´+ « >`  ¦ à º' Ÿ  % i  . F  g$ 3 Ä »

Õ

ªa Ë > 9. F  g$ 3 Ä » BOTDA G ' p" f_  Ø  ¦§ 4 .

BOTDA G ' p" f_  * 3 i ç ` O Û ¼ F  g“ É r Õ ªa Ë > 8\  ˜ Г    כ õ  ° ú  s 

` O

Û ¼ ; Ÿ ¤`  ¦ y Œ •y Œ • 100 ns– Ð % i Ü ¼ 9, F  gy Œ ™ Wq   H 19.5 dB

–

Ð y Œ ™ W # Œ z  ´+ « >`  ¦ à º' Ÿ  % i  . Ä º‚   8(a)  H 7 £ x; Ÿ ¤„   ` O  Û

¼ * 3 i ç F  g s “ ¦, 8(b)  H 1é ß – 7 £ x; Ÿ ¤ l \  ¦  • 2 ;Ê ê 7 £ x; Ÿ ¤ ) a * 3  i ç

` O Û ¼ F  g s  . 8(c)  H 2é ß – 7 £ x; Ÿ ¤ l \  ¦  • 2 ; Ê ê þ j7 á x 7 £ x; Ÿ ¤

 )

a * 3 i ç ` O Û ¼ F  g s  . Õ ªa Ë >\ " f 7 £ x; Ÿ ¤„   ` O Û ¼_  Ø  ¦§ 4 \  q  K

 2é ß – 7 £ x; Ÿ ¤ Ê ê 7 £ x; Ÿ ¤ ) a ` O Û ¼_  Ø  ¦§ 4 ° ú כs  €  • 15 C s  © œ 7 £ x

† < Ê`  ¦ ˜ Ð% i  . Õ ªa Ë > 9\ " f  H F  g$ 3 Ä » BOTDAG ' p" f_  Ú Ô w n

=À Ҁ © œ ’    ñ_  7 £ x; Ÿ ¤`  ¦ 1é ß – 7 £ x; Ÿ ¤ Ê êü < 2é ß – 7 £ x; Ÿ ¤ Ê ê_  Ú Ôw n = À

Ҁ © œ ’    ñß ¼l _     o\  ¦ ˜ Ð# Œï  r  . Õ ª   õ  1é ß – 7 £ x; Ÿ ¤ Ê ê _  Ú Ôw n =À Ҁ © œ ’    ñ_  ß ¼l \  q K  2é ß – 7 £ x; Ÿ ¤ Ê ê_  Ú Ôw n =À Ҁ © œ

’

   ñ_  ß ¼l   H €  • 20C  s  © œs % 3 “ ¦, Õ ª\     ’    ñ¸ ú š6 £ § _  ß ¼l • ¸ ´ ú §s  y Œ ™™ è % i 6 £ §`  ¦ ^  ¦ à º e ”  .

V. + s Ç Â ] Ø

F 

g$ 3 Ä »\  ¦ s 6   xô  Ç  © œ o  8 £ ¤& ñ 6   x F  g$ 3 Ä » BOTDA G ' p

"

f_  Ø  ¦§ 4 ’    ñ\  ¦ > h‚     H ƒ  ½ ¨\  ¦ à º' Ÿ  % i  . F  g$ 3 Ä » BOTDAG ' p" f_  Ø  ¦§ 4 ’    ñ_  ß ¼l \  ¦ 7 £ x r v l  0 A # Œ

*

3 i ç ` O Û ¼ F  g`  ¦ 2é ß – F  g$ 3 Ä »7 £ x; Ÿ ¤ l \  ¦ ] j Œ • # Œ F  g$ 3 Ä » BOTDA G ' p" fr Û ¼% 7 ›\  & h 6   x % i  . Õ ª   õ , * 3 i ç ` O Û ¼ F 

g_  [ jl   H 1é ß – F  g$ 3 Ä »7 £ x; Ÿ ¤ l \  ¦  6   xÙ þ ¡`  ¦  â Ä º\  q K  2é ß – 7 £ x; Ÿ ¤ Ê ê 15C  s  © œ † ¾ Ó © œ÷ &% 3 Ü ¼ 9, F  g$ 3 Ä » BOTDAG ' p

"

f_  Ú Ôw n =À Ҁ © œ ’    ñ• ¸ 20C  s  © œ † ¾ Ó © œH † d`  ¦ S X ‰ “   % i  .

P c

p 8 ý ò k >

‘

: r ƒ  ½ ¨  H õ † < Æl Õ ü t  Ò\ " f Å Ò › ' a   H   ç  H  6   x l Õ ü t > h µ

1 Ï \ O _  ‘g Ë >{ 9 /½ ¨› ¸î ß –„   y Œ ™r 6   x F  g$ 3 Ä » í ß –ê ø Í+ þ A G ' p" fr  Û

¼% 7 › > hµ 1 Ï’ õ ] j_  { 9 ¨ 8 Š Ü ¼– Ð Ã º' Ÿ ÷ &% 3 6 £ §`  ¦ µ 1 ßy  9 s \ 

› '

a >   # Œ Qì  r a  y Œ ™ × ¼w n m  .

Y c

p w Š à U Ø ”  ô

[1] T. Horiguchi, T. Kurashima and M. Tateda, IEEE photon. Technol. Lett. 2, 352 (1990).

[2] M. Nikles, L. Thevenaz and P. A. Robert, J. Light- wave Technol. 15, 1842 (1997).

[3] T. Horiguchi, K. Shimizu, T. Kurashima, M. Tateta and Y. Koyamada, J. Lightwave Technol, 13, 1296 (1995).

[4]  Ý ¶ { 9 # 3  ü @ 3“  , ô  Dz D GF  g† < Æ rt , 12, 294 (2001).

[5] T. Horiguchi, M. Tateda, J. Lightwave Technol. 7, 1170 (1989).

[6] T. Horiguchi, T. Kurashima and M. Tateda, J. Light- wave Technol. 10, No. 9, (1992).

[7] L. Thevenaz, M. Facchini, A. Felly, P. A. Robert, D.

Inaud and B. Dardel, OFS-13, 345 (2000).

[8] M. Nikles, L. Thevenaz and P. A. Robert, Optics Let- ters, 21, 758, May 15, (1996).

[9] T. Horiguchi, T. Kurashima and Y. Koyamada, pro-

cedding of SPIE, OE/FIBERS ’92, 2 (1992).

Enhancement of the Signal from a Fiber–Optic BOTDA Sensor for Long–Distance Measurements

H. J. Park

Department of Sensor Engneering, Kyungpook National University, Daegu 702-701

K. N. Ko

Department of Chemical Engneering, Kyungpook National University, Daegu 702-701

I. B. Kwon

Nondestructive Measurement Group, Korea Research Institute of Standard & Science, Daejeon 305-340 (Received 13 February 2003)

We have enhanced the signal of a fiber–optic BOTDA sensor for long–distance measurements.

The sensor is simply constructed with one laser diode and two EOMs (electro optic modulators).

A two-stage EDFA (Erbium–doped fiber amplifier) with a band pass filter is fabricated to amplify the pumping light pulse causing, stimulated brillouin amplification in the sensor signal. Our exper- imental results show that when using a two–stage EDFA, the intensity of the pumping light pulse is amplified about 15 times compared to the value achived when using a one–stage EDFA. Also, the sensor signal is increased 20 times more than the signal acquired before the amplification of the pumping light pulse.

PACS numbers: 42. 81. Pa

Keywords: BOTDA, Pulsed light, Brillouin frequency

∗

E-mail: [email protected]