JP2961165B2 - 光ファイバセンサ - Google Patents
光ファイバセンサInfo
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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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
───────────────────────────────────────────────────── 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
Claims (1)
- 【請求項１】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
ことを特徴とする光ファイバセンサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30677990A JP2961165B2 (ja) | 1990-11-13 | 1990-11-13 | 光ファイバセンサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30677990A JP2961165B2 (ja) | 1990-11-13 | 1990-11-13 | 光ファイバセンサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04178531A JPH04178531A (ja) | 1992-06-25 |
| JP2961165B2 true JP2961165B2 (ja) | 1999-10-12 |
Family
ID=17961164
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30677990A Expired - Fee Related JP2961165B2 (ja) | 1990-11-13 | 1990-11-13 | 光ファイバセンサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2961165B2 (ja) |
-
1990
- 1990-11-13 JP JP30677990A patent/JP2961165B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04178531A (ja) | 1992-06-25 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |