JP2961165B2 - Optical fiber sensor - Google Patents
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Description
本発明は、センサに光を供給するレーザとは別に信号
を復調するレーザを有する光ファイバセンサに係り、特
に2つのレーザの位相を注入同期によって一致させる場
合に好適な光ファイバセンサに関する。The present invention relates to an optical fiber sensor having a laser that demodulates a signal separately from a laser that supplies light to the sensor, and more particularly to an optical fiber sensor that is suitable when the phases of two lasers are matched by injection locking.
従来の光ファイバセンサにおいては、光の位相変化を
読み出すために一般に、二光束干渉計を用いていた。こ
れは光源としてセンサに光を供給するレーザのみを有
し、センサ部分に入る前に予め分離された二本の光ファ
イバの片方を伝搬する光の位相が外部の物理現象を反映
して変化する一方、光源の光は他の一方の光ファイバで
は外部の物理現象に影響されずにそのまま伝搬して再度
合波され、干渉によって位相変調された信号が強度変調
に変換されてセンサ出力として検出される。従って、干
渉する二つの光は外部の物理現象を反映した位相変化以
外は基本的に同一であって、信号の復調は高いs/n比で
達成される。しかしながら、センサの基本構成要素とし
て2本の光ファイバが必要で、ここから測定対象以外の
温度、音響、機械振動の影響が混入しやすく、センサの
長尺化にも制限があった。 即ち、従来の光ファイバセンサにおいては、光源とし
てセンサに光を供給するレーザにみを有し、その一部を
センサ部分をバイパスさせて信号の復調に用いるため、
特に位相同期は必要でないが、その代わりにセンサの基
本構成要素として2本の必要ファイバが必要であり、そ
れに伴う構成、価格、s/n比等の難点があった。 本発明は前記課題を解決するもので、基本構成要素と
して1本の光ファイバしか必要としない干渉型光ファイ
バセンサであって、単純、安価な構成で長尺化にも適す
ると共に、測定対象以外の温度、影響、機械振動の影響
を受けにくい光ファイバセンサの提供を目的とする。In a conventional optical fiber sensor, a two-beam interferometer is generally used to read out a phase change of light. It has only a laser that supplies light to the sensor as a light source, and the phase of light propagating through one of two optical fibers separated before entering the sensor portion changes to reflect an external physical phenomenon. On the other hand, the light of the light source propagates as it is in the other optical fiber without being affected by external physical phenomena and is multiplexed again.The signal phase-modulated by the interference is converted into intensity modulation and detected as a sensor output. You. Therefore, the two interfering lights are basically the same except for a phase change reflecting an external physical phenomenon, and signal demodulation is achieved with a high s / n ratio. However, two optical fibers are required as basic components of the sensor, and the influence of temperature, sound, and mechanical vibration other than the object to be measured is likely to be mixed in from the two optical fibers, and the length of the sensor is limited. That is, the conventional optical fiber sensor has only a laser that supplies light to the sensor as a light source, and a part thereof is used for signal demodulation by bypassing the sensor part.
In particular, phase synchronization is not required, but instead, two necessary fibers are required as basic components of the sensor, and there are problems associated with the configuration, price, s / n ratio, and the like. The present invention solves the above-mentioned problems, and is an interference type optical fiber sensor that requires only one optical fiber as a basic constituent element. It is an object of the present invention to provide an optical fiber sensor which is hardly affected by temperature, influence and mechanical vibration.
上記目的を達成するため、本発明は、光ファイバ内伝
播光の位相が外部の物理現象を反映して変化することを
利用する光ファイバセンサにおいて、センサファイバの
一端に該センサファイバに光を供給するマスタレーザ
と、該センサファイバの他端にスレーブレーザを有する
注入同期系を有し、前記センサファイバ及びスレーブレ
ーザは光ファイバカップラによって接続され、該光ファ
イバカップラの各出力ポートには光強度検出器とこれに
続く信号処理装置を有し、物理現象を反映した光位相変
化に比例した電気信号を得ることを特徴とする。In order to achieve the above object, the present invention provides an optical fiber sensor that utilizes the fact that the phase of light propagating in an optical fiber changes by reflecting an external physical phenomenon, and supplies light to the sensor fiber at one end of the sensor fiber. A sensor laser and an injection locking system having a slave laser at the other end of the sensor fiber, wherein the sensor fiber and the slave laser are connected by an optical fiber coupler, and each output port of the optical fiber coupler detects light intensity. And a signal processing device following the device, and obtains an electric signal proportional to an optical phase change reflecting a physical phenomenon.
本発明によれば、光源とセンサファイバ1本と、ファ
イバ端部にスレーブレーザを設けるだけでセンサを構成
できるため構成を簡略化でき、また、同期レーザの強い
光強度の利用により、長距離の伝搬により減衰した信号
の復調を雑音少なく行うことができ、また、測定対象以
外の温度、音響、振動の影響が混入しにくくセンサの長
尺化も簡単に行うことができ、従って、長い距離に渡っ
て各種物理現象のファイバに及ぼす影響を光の波長レベ
ルの高精度で検出することができる。 この場合、本発明においては、信号光キャリアは同期
レーザ(スレーブレーザ)を注入同期する結果、同期レ
ーザ(スレーブレーザ)の周波数は信号光キャリアの周
波数に一致し、同期レーザ(スレーブレーザ)の位相も
信号光キャリアの位相に同期する。例えば、リングレー
ザの発振波長ラムダで発振しているファイバレーザに対
し光源の波長ラムダの光が注入されると、ファイバレー
ザの発振波長は、リングレーザの発振波長ラムダから光
源の波長ラムダに変化し、注入同期が成立する。仮に、
光源からの光が被測定物理現象により周波数ωの正弦波
位相変調を受けると、光角周波数は基本波2πfの他に
2πf±ω×整数、の成分を持つことになる。ここで、
全てのω×整数、が注入同期系のロックレンジから外れ
るようにωを選択すれば、注入同期は基本波に対して起
こり、位相変調成分は注入同期には影響しない。According to the present invention, the sensor can be configured simply by providing a light source, a single sensor fiber, and a slave laser at the end of the fiber, so that the configuration can be simplified. The signal attenuated by the propagation can be demodulated with less noise, and the effect of temperature, sound, and vibration other than the object to be measured is less likely to be mixed, and the sensor can be made longer easily. The effects of various physical phenomena on the fiber can be detected with high accuracy at the wavelength level of light. In this case, in the present invention, the signal light carrier is injection-locked with the synchronous laser (slave laser). As a result, the frequency of the synchronous laser (slave laser) matches the frequency of the signal light carrier and the phase of the synchronous laser (slave laser). Is also synchronized with the phase of the signal light carrier. For example, when light of a wavelength lambda of a light source is injected into a fiber laser oscillating by an oscillation wavelength lambda of a ring laser, the oscillation wavelength of the fiber laser changes from the oscillation lambda of the ring laser to the wavelength lambda of the light source. , Injection synchronization is established. what if,
When the light from the light source is subjected to sinusoidal phase modulation of the frequency ω due to the physical phenomenon to be measured, the optical angular frequency has a component of 2πf ± ω × integer in addition to the fundamental wave 2πf. here,
If ω is selected so that all ω × integers are out of the lock range of the injection locking system, the injection locking occurs for the fundamental wave, and the phase modulation component does not affect the injection locking.
以下、本発明の各実施例を図面に基づいて説明する。 本発明の最大の特徴としては、センサに光を供給する
レーザとは別に信号を復調するレーザを用いることによ
り、干渉型センサを基本的には1本の光ファイバのみで
構成する点にある。ここで新規に必要となるのは、セン
サに光を供給するレーザと、信号を復調するレーザとの
相互の位相によって一致させることであり、このために
注入同期を利用する点が第2の大きな特徴である。 第1実施例 第1図は第1実施例の基本構成図であり、図において
符号1は光源、2はファイバ、3はセンサ部、4は被測
定信号(被物理現象)、5はカップラ、6は同期レー
ザ、7はバイパスファイバ、8は検出器である。前記光
源1(マスタレーザ)からの光は、ファイバ2の一部に
形成されたセンサ部3で被測定信号4によって位相変化
を受けるようになっている。一方、信号光はファイバ2
に配設されたカップラ5でバイパスファイバ7と同期レ
ーザ(スレーブレーザ)とに分岐し、再度カップラ5′
で合波されるようになっている。従って、信号光キャリ
アは同期レーザ(スレーブレーザ)を注入同期するよう
になっている。その結果、同期レーザ(スレーブレー
ザ)の周波数は信号光キャリアの周波数に一致し、同期
レーザ(スレーブレーザ)の位相も信号光キャリアの位
相に同期するようになっている。 ところで、注入同期現象はマイクロ波領域で多くの研
究が成されており、光領域でも同一の現象が報告されて
いる(参考文献:C.L.Ruthroff,“Injection−Locked Os
cillator FM Receiver Analysis",Bell System Technic
al Journal,pp1653−1661,Oct.,1968)。 ここで、重要なことは、注入同期が信号光に対して起
きるのではなく、信号光キャリアに対して起きる点であ
る。その結果、同期レーザは、前記光源1(マスタレー
ザ)からの光を、被測定現象によって位相変調を受ける
前の状態で再生することができる。一方、被測定現象に
よって位相変調を受けた後の光(信号光)はファイバ2
に配設されたカップラ5でバイパスファイバ7を経てカ
ップラ5′へ至る。従って、位相変調を受ける前の光
(参照光)と位相変調を受けた後の光(信号光)とがカ
ップラ5′で合波され、干渉と同じ原理で位相変調が強
度変調に変換される。ここで、カップラ5′で合波され
る2つの光の位相関係はバイパスファイバ7の長さに依
存するため、バイパスファイバ7の長さの安定化が必要
である。この場合、前記同期レーザ6としては、進行波
型半導体レーザ増幅器または各種ファイバレーザ(リン
グ型またはファブリーペロ型)等を用いることが可能で
ある。 第2実施例 第2図は第2実施例の基本構成図であり、第2図に示
す各部が上記第1図に示す各部と共通構成には同一符号
を付し説明を簡略化する。第2実施例においては、同期
レーザ(スレーブレーザ)として、ファイバリングとさ
れたファイバ9の一部に光増幅器10を配設することによ
り、全体としてリングレーザを構成している。この場
合、光増幅器10としてはエルビウムドープファイバ光増
幅器または進行波型半導体光増幅器を用いることが可能
である。 第2実施例と第1実施例との相違としては、第2実施
例ではリングレーザを構成するファイバカップラを直接
通過する光路に、上記第1図のバイパスファイバ7と同
等の役割を付与することにより、構成を簡易化すること
ができる点である。第2実施例では位相変調を受ける前
の光(参照光)と位相変調を受けた後の光(信号光)の
位相関係において、上記第1図におけるバイパスファイ
バ7の長さへの依存性に相当する不安定要因が無い利点
がある。 第3実施例 第3図は第3実施例の基本構成図であり、第3図に示
す各部が上記第2図に示す各部と共通構成には同一符号
を付し説明を簡略化する。図において符号11は励起光
源、12は波長選択ミラ、13はエルビウムドープファイ
バ、14は光波長フィルタ、15はアイソレータである。第
3実施例では、第2実施例のリングレーザ部分にエルビ
ウムドープファイバ光増幅器を用いている。光ファイバ
2に配設されたカップラ5には、前記エルビウムドープ
ファイバ13がリング状に接続され、これにアイソレータ
15が挿入される。更に、前記エルビウムドープファイバ
13には、波長選択ミラ12を介して励起光源11が接続され
る。前記エルビウムドープファイバ13に一定以上の励起
光を入力するとファイバリングはレーザ発振する。この
状態でのリングレーザが同期レーザ(スレーブレーザ)
となるものである。 以上、上述した第1図の第1実施例、第2図の第2実
施例、第3図の第3実施例の何れの構成においても、位
相変調された信号光がファイバ2から同期レーザに注入
された時の信号復調の原理は基本的には同一である。以
下に、第3図の構成を例に更に詳しく説明する。 まず、該リングレーザの発振波長ラムダ(2)(図示
略)は光源1の波長ラムダ(1)(図示略)に出来るだ
け近い値に設定する。そのためには、エルビウムドープ
ファイバリングの中に配設した光波長フィルタ14の設定
を調節すると共に、ファイバリングを外部からの温度、
振動の影響を受けないように安定化する必要がある。こ
れによって、ファイバリング光路長とエルビウムドープ
ファイバの光増幅利得分布で決まるレーザ発振モードの
うちで、波長ラムダ(1)に最も近いモード(波長ラム
ダ(2))だけを選択的に発振させることができる。 このような構成で、波長ラムダ(2)で発振している
ファイバレーザに対しラムダ(1)の光が注入される
と、前記ファイバレーザの発振波長はラムダ(2)から
ラムダ(1)へ変化し注入同期が成立する。もし、光源
1からの光がセンサ部3で被測定信号4によって周波数
ωの正弦波位相変調を受けると、光角周波数は基本波2
πf(波長ラムダ(1))の他に2πf±Nω(但しN
は整数)の成分を持つことになる。ここで、全てのNω
がここで用いた注入同期系のロックレンジから外れるよ
うにωを選択できれば、注入同期は基本波に対して起こ
り、位相変調成分は注入同期には影響しない。この結
果、カップラ5では被測定信号によって位相変調された
基本周波数ωの信号光と、位相変調成分を含まない周波
数ωの同期光との掛け算が実行される。ここで重要なこ
とは、掛け算される光波の互いの位相関係が注入同期に
よって理想的には固定されることである。 ここで、カップラとしては2×2カップラの他に、3
×3カップラまたは4×4カップラの何れでも掛け算
(=干渉)を行うことができる。但し、掛け算である。
2つの光波の位相差が90度に維持される時に、復調が最
も感度高くしかも線形性よく安定に行うことができる。
この、最も効率のよい復調には3×3カップラまたは4
×4カップラが有利である。その理由を以下に述べる。 第4図はこの関係を説明するものであり、上記第1図
〜第3図の各部と共通構成には同一符号を付し説明を簡
略化する。図において3×3カップラ5′に対し信号光
とリングレーザ光が入射する。両者の周波数をf、位相
差をθとすると、B1=B2=B3では出力の変動成分は各
々、 I1:cos(2πf+θ) I2:cos(2πf+θ+120度) I3:cos(2πf+θ−120度) である。従って、リングレーザへの出力ポートを除く2
つの出力ポートからの光強度が同時に消失することがな
い。注入同期が成立している間は、両者の位相差θはリ
ングレーザの自然発振周波数と光源1の周波数との差に
比例して−90度〜+90度の範囲で変化する。それ以上で
は同期が外れることが知られている。今、位相変調され
た注入光の位相を、カップラで合波されるリングレーザ
光(同期光)の位相を基準にして改めてθとすれば、Δ
θ:注入光と同期光間の位相差、ψcospt:注入光に乗っ
ている被測定信号による位相変調を用いて、 θ=Δθ+ψcospt と表すことができる。従って、I2とI3を2つの受光器に
よって独立に取り出して信号処理部で電気的にI2+I3及
びI2−I3を作れば、最終的にψに比例した出力を得るこ
とができる。Δθ=−30度であれば、 I1:cos(2πf−30度) I2:cos(2πf+90度+ψcosptθ) I3:cos(2πf−150度+ψcosptθ) となり、出力I2を検出すればψを最も感度高くしかも線
形性よく安定に復調することができる。Δ=θ−30度な
ので注入同期の帯域の限界(同期外れ点)までには尚、
60度の余裕がある。4×4カップラの場合には、 I1:cos(2πf+θ) I2:cos(2πf+θ+90度) I3:cos(2πf+θ+180度) I4:cos(2πf+θ+270度) となるので、Δθ=0度で、 I2:cos(2πf+90度+ψcosptθ) または I4:cos(2πf+270度+ψcosptθ) が得られ、やはり理想的な条件下での復調が可能とな
る。この時、Δθ=0度であるから、復調の動作点は同
期幅の中央であって3×3カップラの場合よりも安定な
動作が可能となる。Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The most significant feature of the present invention is that an interference sensor is basically composed of only one optical fiber by using a laser for demodulating a signal separately from a laser for supplying light to the sensor. What is newly needed here is to match the phase of the laser that supplies light to the sensor with the phase of the laser that demodulates the signal. For this purpose, the second major point is that injection locking is used. It is a feature. First Embodiment FIG. 1 is a basic configuration diagram of a first embodiment, in which reference numeral 1 denotes a light source, 2 denotes a fiber, 3 denotes a sensor unit, 4 denotes a signal to be measured (physical phenomenon), 5 denotes a coupler, 6 is a synchronous laser, 7 is a bypass fiber, and 8 is a detector. The light from the light source 1 (master laser) undergoes a phase change by a signal under measurement 4 in a sensor section 3 formed in a part of the fiber 2. On the other hand, the signal light is
Is branched into a bypass fiber 7 and a synchronous laser (slave laser) by a coupler 5 disposed in the
Are combined. Therefore, the signal light carrier is injection-locked with a synchronous laser (slave laser). As a result, the frequency of the synchronous laser (slave laser) matches the frequency of the signal light carrier, and the phase of the synchronous laser (slave laser) is also synchronized with the phase of the signal light carrier. By the way, many studies have been made on the injection locking phenomenon in the microwave region, and the same phenomenon has been reported in the optical region (reference: CLRuthroff, “Injection-Locked Os”).
cillator FM Receiver Analysis ", Bell System Technic
al Journal, pp1653-1661, Oct., 1968). What is important here is that injection locking does not occur for the signal light but for the signal light carrier. As a result, the synchronous laser can reproduce the light from the light source 1 (master laser) before receiving the phase modulation due to the phenomenon to be measured. On the other hand, the light (signal light) that has undergone phase modulation due to the phenomenon to be measured is transmitted through the fiber 2
And the coupler 5 arranged via the bypass fiber 7 to the coupler 5 '. Accordingly, light before being subjected to phase modulation (reference light) and light after being subjected to phase modulation (signal light) are multiplexed by the coupler 5 ', and the phase modulation is converted into intensity modulation on the same principle as interference. . Here, since the phase relationship between the two lights combined by the coupler 5 'depends on the length of the bypass fiber 7, the length of the bypass fiber 7 needs to be stabilized. In this case, as the synchronous laser 6, a traveling wave type semiconductor laser amplifier or various fiber lasers (ring type or Fabry-Perot type) can be used. Second Embodiment FIG. 2 is a basic configuration diagram of the second embodiment. The components shown in FIG. 2 that are the same as those shown in FIG. 1 are given the same reference numerals to simplify the description. In the second embodiment, a ring laser is formed as a whole by arranging an optical amplifier 10 on a part of a fiber 9 serving as a fiber ring as a synchronous laser (slave laser). In this case, as the optical amplifier 10, an erbium-doped fiber optical amplifier or a traveling-wave semiconductor optical amplifier can be used. The difference between the second embodiment and the first embodiment is that, in the second embodiment, the optical path directly passing through the fiber coupler constituting the ring laser is given the same role as the bypass fiber 7 in FIG. Thus, the configuration can be simplified. In the second embodiment, the phase relationship between the light before being subjected to phase modulation (reference light) and the light after being subjected to phase modulation (signal light) depends on the dependence on the length of the bypass fiber 7 in FIG. The advantage is that there is no corresponding instability factor. Third Embodiment FIG. 3 is a diagram showing the basic configuration of the third embodiment. The components shown in FIG. 3 that are the same as those shown in FIG. In the figure, reference numeral 11 denotes an excitation light source, 12 denotes a wavelength selection mirror, 13 denotes an erbium-doped fiber, 14 denotes an optical wavelength filter, and 15 denotes an isolator. In the third embodiment, an erbium-doped fiber optical amplifier is used in the ring laser portion of the second embodiment. The erbium-doped fiber 13 is connected to the coupler 5 provided in the optical fiber 2 in a ring shape.
15 is inserted. Further, the erbium-doped fiber
An excitation light source 11 is connected to 13 via a wavelength selection mirror 12. When a certain amount or more of excitation light is input to the erbium-doped fiber 13, the fiber ring oscillates as a laser. The ring laser in this state is a synchronous laser (slave laser)
It is what becomes. As described above, in any of the first embodiment of FIG. 1, the second embodiment of FIG. 2, and the third embodiment of FIG. 3, the phase-modulated signal light is transmitted from the fiber 2 to the synchronous laser. The principle of signal demodulation when injected is basically the same. Hereinafter, the configuration of FIG. 3 will be described in more detail as an example. First, the oscillation wavelength lambda (2) (not shown) of the ring laser is set to a value as close as possible to the wavelength lambda (1) (not shown) of the light source 1. To this end, while adjusting the setting of the optical wavelength filter 14 disposed in the erbium-doped fiber ring, the temperature of the fiber ring is controlled by external temperature,
It is necessary to stabilize so as not to be affected by vibration. Thereby, of the laser oscillation modes determined by the fiber ring optical path length and the optical amplification gain distribution of the erbium-doped fiber, only the mode closest to the wavelength lambda (1) (wavelength lambda (2)) can be selectively oscillated. it can. With such a configuration, when light of the lambda (1) is injected into the fiber laser oscillating by the wavelength lambda (2), the oscillation wavelength of the fiber laser changes from the lambda (2) to the lambda (1). Then, injection synchronization is established. If the light from the light source 1 undergoes sinusoidal phase modulation of the frequency ω by the signal under measurement 4 in the sensor unit 3, the optical angular frequency becomes the fundamental wave 2
In addition to πf (wavelength lambda (1)), 2πf ± Nω (where N
Is an integer) component. Where all Nω
Can be selected so as to deviate from the lock range of the injection locking system used here, the injection locking occurs for the fundamental wave, and the phase modulation component does not affect the injection locking. As a result, the coupler 5 multiplies the signal light of the fundamental frequency ω that is phase-modulated by the signal under measurement and the synchronous light of the frequency ω that does not include the phase modulation component. What is important here is that the phase relationship between the multiplied light waves is ideally fixed by injection locking. Here, besides 2 × 2 couplers, 3
Multiplication (= interference) can be performed with either the × 3 coupler or the 4 × 4 coupler. However, it is a multiplication.
When the phase difference between the two light waves is maintained at 90 degrees, the demodulation can be performed with the highest sensitivity and with good linearity.
For the most efficient demodulation, a 3 × 3 coupler or 4
A x4 coupler is advantageous. The reason is described below. FIG. 4 explains this relationship. The same reference numerals are given to the same components as those in FIGS. 1 to 3 to simplify the description. In the figure, the signal light and the ring laser light enter the 3 × 3 coupler 5 ′. Assuming that both frequencies are f and the phase difference is θ, when B1 = B2 = B3, the output fluctuation components are I1: cos (2πf + θ) I2: cos (2πf + θ + 120 degrees) I3: cos (2πf + θ−120 degrees) . Therefore, except for the output port to the ring laser, 2
The light intensity from the two output ports does not disappear at the same time. While injection locking is established, the phase difference θ between the two changes in the range of −90 degrees to +90 degrees in proportion to the difference between the natural oscillation frequency of the ring laser and the frequency of the light source 1. Above that it is known that synchronization is lost. Now, if the phase of the phase-modulated injection light is newly set to θ with reference to the phase of the ring laser light (synchronous light) multiplexed by the coupler, Δ
θ: phase difference between injected light and synchronous light, ψcospt: can be expressed as θ = Δθ + ψcospt using phase modulation by a signal to be measured riding on the injected light. Therefore, if I2 and I3 are independently taken out by two light receivers and the signal processing unit electrically generates I2 + I3 and I2-I3, an output proportional to ψ can be finally obtained. If Δθ = −30 degrees, I1: cos (2πf−30 degrees) I2: cos (2πf + 90 degrees + ψcosptθ) I3: cos (2πf−150 degrees + ψcosptθ), and if the output I2 is detected, ψ is the most sensitive and Demodulation can be performed stably with good linearity. Since Δ = θ−30 degrees, the limit of the injection locking band (out-of-synchronization point)
There is room for 60 degrees. In the case of a 4 × 4 coupler, I1: cos (2πf + θ) I2: cos (2πf + θ + 90 degrees) I3: cos (2πf + θ + 180 degrees) I4: cos (2πf + θ + 270 degrees) 2πf + 90 ° + ψcosptθ) or I4: cos (2πf + 270 ° + ψcosptθ) is obtained, and demodulation under ideal conditions is also possible. At this time, since Δθ = 0 degrees, the operating point of demodulation is at the center of the synchronization width, and a more stable operation can be performed than in the case of the 3 × 3 coupler.
以上説明したように本発明によれば、以下の効果を奏
することができる。 一般の二光束光干渉計と異なって、光源とセンサファ
イバ1本と、ファイバ端部にスレーブレーザを設けるだ
けでセンサを構成できるため、構成を簡略化することが
できる。 また、同期レーザの強い光強度を利用することによ
り、長い距離を伝搬するうちに減衰した信号の復調も雑
音少なく行うことができる。 また、センサファイバが1本だけであるため、測定対
象以外の温度、音響、機械振動の影響が混入しにくく、
センサの長尺化も簡単に行うことができる。 従って、例えば10Km以上にも及ぶ長い距離に渡って、
各種物理現象のファイバに及ぼす影響を光の波長レベル
の高精度で検出できるセンサを構築することができる。As described above, according to the present invention, the following effects can be obtained. Unlike a general two-beam optical interferometer, a sensor can be configured only by providing a light source, one sensor fiber, and a slave laser at an end of the fiber, so that the configuration can be simplified. In addition, by utilizing the strong light intensity of the synchronous laser, it is possible to demodulate a signal attenuated while propagating over a long distance with less noise. In addition, since there is only one sensor fiber, the effects of temperature, sound, and mechanical vibration other than those to be measured are less likely to be mixed,
The length of the sensor can be easily increased. Therefore, over a long distance of, for example, 10 km or more,
It is possible to construct a sensor capable of detecting the effects of various physical phenomena on the fiber with high accuracy at the wavelength level of light.
第1図は本発明の第1実施例の基本構成を示す図、第2
図は第2実施例の基本構成を示す図、第3図は第3実施
例の基本構成を示す図、第4図は3×3カップラ又は4
×4カップラが効率よい復調に有利であることを説明す
るための図である。 1……光源、2……ファイバ、3……センサ部、4……
被測定信号、5……カップラ、6……同期レーザ、7…
…バイパスファイバ、8……検出器、9……ファイバ、
10……光増幅器、11……励起光源、12……波長選択ミ
ラ、13……エルビウムドープファイバ、14……光波長フ
ィルタ、15……アイソレータ。FIG. 1 is a diagram showing a basic configuration of a first embodiment of the present invention, and FIG.
FIG. 3 is a diagram showing the basic configuration of the second embodiment, FIG. 3 is a diagram showing the basic configuration of the third embodiment, and FIG. 4 is a 3 × 3 coupler or 4
FIG. 4 is a diagram for explaining that a × 4 coupler is advantageous for efficient demodulation. 1 ... light source, 2 ... fiber, 3 ... sensor part, 4 ...
Signal to be measured, 5: Coupler, 6: Synchronous laser, 7:
... Bypass fiber, 8 ... Detector, 9 ... Fiber,
10 optical amplifier, 11 excitation light source, 12 wavelength selective mirror, 13 erbium-doped fiber, 14 optical wavelength filter, 15 isolator.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平2−176509(JP,A) 特開 平2−135323(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G01J 9/00 - 9/04 G01N 21/00 - 21/74 G02B 6/00 JOIS────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References JP-A-2-176509 (JP, A) JP-A-2-135323 (JP, A) (58) Fields investigated (Int.Cl. 6 , DB name) G01J 9/00-9/04 G01N 21/00-21/74 G02B 6/00 JOIS
Claims (1)
象を反映して変化することを利用する光ファイバセンサ
において、センサファイバの一端に該センサファイバに
光を供給するマスタレーザと、該センサファイバの他端
にスレーブレーザを有する注入同期系を有し、前記セン
サファイバ及びスレーブレーザは光ファイバカップラに
よって接続され、該光ファイバカップラの各出力ポート
には光強度検出器とこれに続く信号処理装置を有し、物
理現象を反映した光位相変化に比例した電気信号を得る
ことを特徴とする光ファイバセンサ。An optical fiber sensor utilizing the fact that the phase of light propagating in an optical fiber changes by reflecting an external physical phenomenon. A master laser for supplying light to one end of the sensor fiber, The other end of the sensor fiber has an injection locking system having a slave laser. The sensor fiber and the slave laser are connected by an optical fiber coupler, and each output port of the optical fiber coupler has a light intensity detector and a signal following it. An optical fiber sensor having a processing device and obtaining an electric signal proportional to an optical phase change reflecting a physical phenomenon.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30677990A JP2961165B2 (en) | 1990-11-13 | 1990-11-13 | Optical fiber sensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30677990A JP2961165B2 (en) | 1990-11-13 | 1990-11-13 | Optical fiber sensor |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04178531A JPH04178531A (en) | 1992-06-25 |
| JP2961165B2 true JP2961165B2 (en) | 1999-10-12 |
Family
ID=17961164
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30677990A Expired - Fee Related JP2961165B2 (en) | 1990-11-13 | 1990-11-13 | Optical fiber sensor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2961165B2 (en) |
-
1990
- 1990-11-13 JP JP30677990A patent/JP2961165B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04178531A (en) | 1992-06-25 |
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Legal Events
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