JP7632664B2 - 光ファイバセンシング装置及び方法 - Google Patents
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Description
連続光を出力する光源と、
前記連続光を分岐する光カプラと、
前記光カプラで分岐された連続光が入射され、所定の伝搬遅延時間差τrefを当該連続光に生じさせる参照用干渉計と、
前記光カプラで分岐された連続光が入射され、前記所定の伝搬遅延時間差τrefの整数倍に相当しかつ互いに異なる伝搬遅延時間差を当該連続光に生じさせる複数のマッハツェンダ干渉計が接続され、前記マッハツェンダ干渉計の光路の一方がセンサ部として機能する、センサ用干渉計と、
前記センサ用干渉計の透過光を受光した受光信号I(t)と前記参照用干渉計の透過光を受光した参照信号Iref-1(t)を用いて信号処理を行う信号処理部と、
を備え、
前記信号処理部は、
前記参照信号Iref-1(t)を用いて、j番目(jは自然数)の前記センサ部に対応する参照信号Iref―j(t)を算出し、
前記受光信号I(t)と前記参照信号Iref―j(t)の相互相関Rjを算出し、
前記相互相関Rjの変化を用いて、j番目の前記センサ部の変化を検出する。
光源からの連続光を分岐し、
所定の伝搬遅延時間差τrefを当該連続光に生じさせる参照用干渉計に、前記分岐された連続光を入射し、
前記所定の伝搬遅延時間差τrefの整数倍に相当しかつ互いに異なる伝搬遅延時間差を当該連続光に生じさせる複数のマッハツェンダ干渉計が接続され、前記マッハツェンダ干渉計の光路の一方がセンサ部として機能する、センサ用干渉計に、前記分岐された連続光を入射し、
信号処理部が、前記センサ用干渉計の透過光を受光した受光信号I(t)と前記参照用干渉計の透過光を受光した参照信号Iref-1(t)を用いて、前記センサ部の変化を検出する光ファイバセンシング方法であって、
前記信号処理部は、
前記参照信号Iref-1(t)を用いて、j番目のセンサ部に対応する参照信号Iref―j(t)を算出し、
前記受光信号I(t)と前記参照信号Iref―j(t)の相互相関Rjを算出し、
前記相互相関Rjの変化を用いて、j番目の前記センサ部の変化を検出する。
本開示を用いることにより、多点干渉計型光ファイバセンサに関して受光部の干渉計や受光器を追加することなくセンサ部を多点化することができる。また、従来はセンサ部の干渉計と受光部の干渉計で光路間伝搬遅延時間差が等しくなるように設計する必要があったのに対し、本開示を用いることで受光部の干渉計が不要となるため、受光部の設計を簡素化することができる。これにより、センサ部の数に関わらず単一の装置構成で多点センシングが可能となるため、従来よりも低コストかつ拡張性の高い光ファイバセンシングが実現できる。
図2は本実施形態における装置構成を示すブロック図である。光源には低コヒーレンス光源11を用い、低コヒーレンス光源11から出力される連続光を光カプラ16で分岐してセンサ用干渉計20と参照用干渉計30に入射する。センサ用干渉計20はN個のセンサ部21#1~21#Nを備える。受光器13Sはセンサ用干渉計20からの光を受光する。受光器13Sは参照用干渉計30からの光を受光する。
本実施形態は、実施手順は実施形態1と同一であり、用いられる装置構成が実施形態1と異なる。図4は本実施形態における装置構成を示すブロック図である。光源には低コヒーレンス光源11を用い、低コヒーレンス光源11から出力される連続光を光カプラ16で分岐してセンサ用干渉計20と参照用干渉計30に入射する。
12:高コヒーレンス光源
13:受光器
14:A/D変換器
15:信号処理部
16、22#0~22#N、23#0~23#N、32、33:光カプラ
20:センサ用干渉計
30:参照用干渉計
Claims (8)
- 連続光を出力する光源と、
前記連続光を分岐する光カプラと、
前記光カプラで分岐された連続光が入射され、所定の伝搬遅延時間差τrefを当該連続光に生じさせる参照用干渉計と、
前記光カプラで分岐された連続光が入射され、前記所定の伝搬遅延時間差τrefの整数倍に相当しかつ互いに異なる伝搬遅延時間差を当該連続光に生じさせる複数のマッハツェンダ干渉計が接続され、前記マッハツェンダ干渉計の光路の一方がセンサ部として機能する、センサ用干渉計と、
前記センサ用干渉計の透過光を受光した受光信号I(t)と前記参照用干渉計の透過光を受光した参照信号Iref-1(t)を用いて信号処理を行う信号処理部と、
を備え、
前記信号処理部は、
前記参照信号Iref-1(t)を用いて、j番目(jは自然数)の前記センサ部に対応する参照信号Iref―j(t)を算出し、
前記受光信号I(t)と前記参照信号Iref―j(t)の相互相関Rjを算出し、
前記相互相関Rjの変化を用いて、j番目の前記センサ部の変化を検出する、
光ファイバセンシング装置。 - 前記信号処理部は、
前記参照信号Iref-1(t)を用いて、前記所定の伝搬遅延時間差τrefのときの前記連続光の位相X1(t)を算出し、
j番目の前記センサ部における伝搬遅延時間差がτrefのMj倍の場合、Mj個のX1(t)をτrefずつずらした波形を足し合わせることで、j番目の前記センサ部に対応する位相XMj(t)を算出し、
前記位相XMj(t)を用いて、j番目の前記センサ部に対応する参照信号Iref―j(t)を算出する、
請求項1に記載の光ファイバセンシング装置。 - 前記信号処理部は、
前記位相XMj(t)を位相成分とする余弦波を、前記参照信号Iref―j(t)として算出し、
前記余弦波を用いて、前記受光信号I(t)と前記参照信号Iref―j(t)の相互相関Rjを算出する、
請求項2に記載の光ファイバセンシング装置。 - 前記参照用干渉計における前記所定の伝搬遅延時間差τrefは、前記連続光のコヒーレンス時間よりも長いことを特徴とする、
請求項1から3のいずれかに記載の光ファイバセンシング装置。 - 前記センサ用干渉計は、複数のマッハツェンダ干渉計が直列に接続されており、
前記センサ部は、前記マッハツェンダ干渉計内の光路の一方であり、
前記複数のマッハツェンダ干渉計に備わる各センサ部の伝搬遅延時間差が互いに異なる、
請求項1から4のいずれかに記載の光ファイバセンシング装置。 - 前記センサ用干渉計は、並列に接続されている複数のセンサ部を備え、
前記センサ用干渉計を透過する前記連続光の伝搬遅延時間が前記センサ部ごとに異なる、
請求項1から5のいずれかに記載の光ファイバセンシング装置。 - 前記センサ部の変化は、j番目の前記センサ部の温度又は歪みの変化である、
請求項1から6のいずれかに記載の光ファイバセンシング装置。 - 光源からの連続光を分岐し、
所定の伝搬遅延時間差τrefを当該連続光に生じさせる参照用干渉計に、前記分岐された連続光を入射し、
前記所定の伝搬遅延時間差τrefの整数倍に相当しかつ互いに異なる伝搬遅延時間差を当該連続光に生じさせる複数のマッハツェンダ干渉計が接続され、前記マッハツェンダ干渉計の光路の一方がセンサ部として機能する、センサ用干渉計に、前記分岐された連続光を入射し、
信号処理部が、前記センサ用干渉計の透過光を受光した受光信号I(t)と前記参照用干渉計の透過光を受光した参照信号Iref-1(t)を用いて、前記センサ部の変化を検出する光ファイバセンシング方法であって、
前記信号処理部は、
前記参照信号Iref-1(t)を用いて、j番目のセンサ部に対応する参照信号Iref―j(t)を算出し、
前記受光信号I(t)と前記参照信号Iref―j(t)の相互相関Rjを算出し、
前記相互相関Rjの変化を用いて、j番目の前記センサ部の変化を検出する、
光ファイバセンシング方法。
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PCT/JP2021/034518 WO2023047449A1 (ja) | 2021-09-21 | 2021-09-21 | 光ファイバセンシング装置及び方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPWO2023047449A1 JPWO2023047449A1 (ja) | 2023-03-30 |
| JP7632664B2 true JP7632664B2 (ja) | 2025-02-19 |
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2023549183A Active JP7632664B2 (ja) | 2021-09-21 | 2021-09-21 | 光ファイバセンシング装置及び方法 |
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| WO (1) | WO2023047449A1 (ja) |
Citations (3)
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|---|---|---|---|---|
| JP2002148110A (ja) | 2000-11-14 | 2002-05-22 | Oki Electric Ind Co Ltd | 光ファイバセンサ |
| WO2006099056A2 (en) | 2005-03-10 | 2006-09-21 | Luna Innovations Inc. | Calculation of birefringence in a waveguide based on rayleigh scatter |
| CN112525238A (zh) | 2020-11-02 | 2021-03-19 | 上海大学 | 一种利用马赫曾德干涉仪滤波特性的分布式光纤传感系统 |
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|---|---|---|---|---|
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| JP6806641B2 (ja) * | 2017-07-18 | 2021-01-06 | 日本電信電話株式会社 | 空間多重光伝送路評価装置及び方法 |
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2021
- 2021-09-21 WO PCT/JP2021/034518 patent/WO2023047449A1/ja not_active Ceased
- 2021-09-21 JP JP2023549183A patent/JP7632664B2/ja active Active
- 2021-09-21 US US18/689,685 patent/US20250003775A1/en active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| Publication number | Publication date |
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| WO2023047449A1 (ja) | 2023-03-30 |
| US20250003775A1 (en) | 2025-01-02 |
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