JP2019039723A - Refractive index measurement device and method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、屈折率計測装置及び方法に関する。 The present invention relates to a refractive index measuring apparatus and method.
屈折率は、物質中の光の速度を示す指標であり、光の屈折、反射等に寄与する。また、屈折率は光と物質の相互作用を表す物質固有の誘電率から導かれるため、屈折率を正確に評価することで、物質の状態を評価することにも繋がる。例えば、産業分野において、液体物質の品質評価(液体物質の同定、液体の濃度・混合比の測定)や光学材料部品(光学ガラス、光ファイバーなど)の特性評価に、屈折率計測が利用されている。また、生体分子の検出や化学反応の評価など、バイオ・生化学分野等でも重要とされている。 The refractive index is an index indicating the speed of light in a substance, and contributes to light refraction and reflection. In addition, since the refractive index is derived from the dielectric constant inherent to the substance representing the interaction between light and the substance, accurate evaluation of the refractive index also leads to the evaluation of the state of the substance. For example, in the industrial field, refractive index measurement is used for quality evaluation of liquid substances (identification of liquid substances, measurement of liquid concentration / mixing ratio) and characteristic evaluation of optical material parts (optical glass, optical fiber, etc.). . It is also important in the bio / biochemical field, such as biomolecule detection and chemical reaction evaluation.
従来の屈折率の測定方法には、最小偏角法、臨界角法、Vブロック法、干渉法、表面プラズモン共鳴法、マルチモード干渉法などがある(例えば、特許文献1及び2参照)。
Conventional refractive index measurement methods include a minimum declination method, a critical angle method, a V-block method, an interference method, a surface plasmon resonance method, and a multimode interference method (see, for example,
しかし、これらの手法では、光スペクトル波形や光強度信号などのアナログ量の計測に基づいており、測定する光計測機器の性能により、分解能が10−4〜10−5程度に留まっていた。液体物質や光学材料部品を始めとした工業製品の更なる高品質化のためには、現状の屈折率センサーの分解能向上が必要である。また、高分解能化に加え、様々な状況において使用できるよう装置は小型である必要もある。 However, these methods are based on the measurement of analog quantities such as an optical spectrum waveform and an optical intensity signal, and the resolution is limited to about 10 −4 to 10 −5 depending on the performance of the optical measuring device to be measured. In order to further improve the quality of industrial products such as liquid substances and optical material parts, it is necessary to improve the resolution of current refractive index sensors. Further, in addition to high resolution, the apparatus needs to be small so that it can be used in various situations.
例えば、アッベの屈折率計では、多くの場合はサンプリングが必要なため連続測定が困難であり、高精度化のためには精密な光学系が必要(大型化)であって、分解能が10−4程度であった。 For example, in Abbe's refractometer, in many cases, sampling is required, so that continuous measurement is difficult. For high accuracy, a precise optical system is necessary (upsizing) and the resolution is 10 −. It was about 4 .
本発明の目的は以上の問題点を解決し、従来技術に比較して高分解能でかつ小型の装置で屈折率を計測できる屈折率計測装置及び方法を提供することにある。 An object of the present invention is to solve the above problems and to provide a refractive index measuring apparatus and method capable of measuring a refractive index with a small-sized apparatus having a higher resolution than that of the prior art.
本発明にかかる屈折率計測装置は、
所定の媒質中にクラッドレス・マルチモード光ファイバーを配置してなるマルチモード干渉光ファイバーセンサーを含む光伝送路を有し、光共振器を所定の分散量に制御することで、スペクトルにおいて櫛の歯状で等間隔に並置し位相同期した複数の波長が光共振状態となり、光周波数コムを発生するファイバー光コム共振器と、
前記光共振器により発生される光信号を交流電気信号に光電変換する光検出器と、
前記光検出器から出力される交流電気信号の繰り返し周波数に基づいて、前記媒質中の光の屈折率を計測する計測制御手段とを備えたことを特徴とする。
The refractive index measuring device according to the present invention is
It has an optical transmission line that includes a multimode interference optical fiber sensor in which a cladless multimode optical fiber is arranged in a predetermined medium, and the optical resonator is controlled to a predetermined dispersion amount, so that it has a comb-like shape in the spectrum. A fiber optical comb resonator in which a plurality of wavelengths that are arranged at equal intervals and phase-synchronized with each other in an optical resonance state and generate an optical frequency comb,
A photodetector for photoelectrically converting an optical signal generated by the optical resonator into an AC electrical signal;
Measurement control means for measuring the refractive index of light in the medium based on the repetition frequency of the AC electrical signal output from the photodetector is provided.
また、本発明にかかる屈折率計測方法は、
所定の媒質中にクラッドレス・マルチモード光ファイバーを配置してなるマルチモード干渉光ファイバーセンサーを含む光伝送路を有するファイバー光コム共振器が、ファイバー光コム共振器を所定の分散量に制御することで、スペクトルにおいて櫛の歯状で等間隔に並置し位相同期した複数の波長が光共振状態となり光周波数コムを発生するステップと、
光検出器が、前記ファイバー光コム共振器により発生される光信号を交流電気信号に光電変換するステップと、
計測制御手段が、前記光検出器から出力される交流電気信号の繰り返し周波数に基づいて、前記媒質中の光の屈折率を計測制御するステップとを含むことを特徴とする。
Moreover, the refractive index measurement method according to the present invention is:
A fiber optical comb resonator having an optical transmission line including a multimode interference optical fiber sensor in which a cladless multimode optical fiber is arranged in a predetermined medium controls the fiber optical comb resonator to a predetermined dispersion amount. A plurality of wavelengths that are arranged in equal intervals and phase-synchronized in a comb-like shape in the spectrum to generate an optical frequency comb in an optical resonance state;
A photodetector that photoelectrically converts an optical signal generated by the fiber optical comb resonator into an AC electrical signal;
The measurement control means includes a step of measuring and controlling the refractive index of the light in the medium based on the repetition frequency of the AC electric signal output from the photodetector.
本発明に係る屈折率計測装置及び方法によれば、従来技術に比較して高分解能でかつ小型の装置で屈折率を計測できる。 According to the refractive index measuring apparatus and method according to the present invention, it is possible to measure the refractive index with a small apparatus having a higher resolution than that of the prior art.
以下、本発明の一実施形態にかかる屈折率計測装置について説明する。 Hereinafter, a refractive index measuring apparatus according to an embodiment of the present invention will be described.
屈折率は光と物質の相互作用を表す物質固有の誘電率から導かれるため、屈折率を正確に評価することで、物質の状態を評価することにも繋がる。例えば、産業分野において、液体物質の品質評価(液体物質の同定、液体の濃度・混合比の測定)や光学材料部品(光
学ガラス、光ファイバーなど)の特性評価に、屈折率計測が利用されている。しかし、上述のように、従来の屈折率測定法の分解能は10−4〜10−5オーダ一に制限され、品質評価の精度を向上するためには、更なる高分解能化が求められている。
Since the refractive index is derived from the dielectric constant inherent to the substance representing the interaction between light and the substance, accurate evaluation of the refractive index also leads to the evaluation of the state of the substance. For example, in the industrial field, refractive index measurement is used for quality evaluation of liquid substances (identification of liquid substances, measurement of liquid concentration / mixing ratio) and characteristic evaluation of optical material parts (optical glass, optical fiber, etc.). . However, as described above, the resolution of the conventional refractive index measurement method is limited to the order of 10 −4 to 10 −5 , and further higher resolution is required to improve the quality evaluation accuracy. .
ここで、ファイバー光コム(例えば、非特許文献1参照)共振器独自の「外乱/RF変換機能」を利用すれば、様々な物理量をRF信号(繰り返し周波数frep)に変換することが可能になる。周波数は極めて高精度計測が可能な物理量であるので、このアプローチにより各種物理計測の高精度化が期待できる。先行例では共振器ファイバーそのものを歪みセンサーとして用いていた(例えば、非特許文献2参照)。 Here, if a “disturbance / RF conversion function” unique to a fiber optical comb (for example, see Non-Patent Document 1) resonator is used, various physical quantities can be converted into RF signals (repetition frequency frep). . Since the frequency is a physical quantity that can be measured with extremely high accuracy, this approach can be expected to improve the accuracy of various physical measurements. In the previous example, the resonator fiber itself was used as a strain sensor (see, for example, Non-Patent Document 2).
これに対して、本実施形態ではファイバー屈折率センサーの1つであるマルチモード干渉(MMI)ファイバーセンサー(例えば、特許文献2参照;以下、MMIファイバーセンサーという)をファイバー光コム共振器内に組み込み(屈折率センシング光コム)、屈折率変化を繰り返し周波数frepで読み出すことにより、屈折率計測の高精度化を行うことを特徴とする。
In contrast, in this embodiment, a multi-mode interference (MMI) fiber sensor (see, for example,
図1は実施形態にかかる屈折率計測装置の構成例を示すブロック図である。図1において、本実施形態にかかる屈折率計測装置は、
(1)ファイバー光コム共振器を励起するための半導体レーザー光源1と、
(2)WDMカプラ2と、
(3)光増幅手段であるEr添加光ファイバー3と、
(4)偏波コントローラ4と、
(5)MMIファイバーセンサー5と、
(6)アイソレータ6と、
(7)光ファイバーカプラ7と、
(8)アイソレータ8と、
(9)光検出器9と、
(10)計測制御装置10とを備え、
これらの光処理素子1〜9がシングルモード光ファイバー11〜19を介して接続される。具体的には以下の通りである。
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration example of a refractive index measuring apparatus according to an embodiment. In FIG. 1, the refractive index measuring device according to the present embodiment is
(1) a semiconductor
(2)
(3) an Er-doped
(4)
(5)
(6) an isolator 6;
(7) an
(8) an
(9) a
(10) a
These
半導体レーザー光源1は公知の通り、ファイバー光コム共振器内のEr添加光ファイバー3を励起するためのレーザー光を発生し、当該レーザー光信号は、シングルモード光ファイバー11を介してWDMカプラ2に入力される。WDMカプラ2は入力される光信号のうち、所定の波長帯域の光信号をEr添加光ファイバー3に入力される。Er添加光ファイバー3の励起により発生したルミネッセンス光は、シングルモード光ファイバー12、WDMカプラ2、シングルモード光ファイバー16、アイソレータ6、シングルモード光ファイバー17、光ファイバーカプラ7、シングルモード光ファイバー15、MMIファイバーセンサー5、シングルモード光ファイバー14、偏波コントローラ4およびシングルモード光ファイバー13を介して、リング型のファイバー光コム共振器を一方向(時計方向)に周回を繰り返す。ここで、共振器の全分散量を適切な値にした上で、偏波コントローラ4で所定の偏光状態に変換すると、スペクトルにおいて櫛の歯状で等間隔に並置し位相同期した複数の波長が光共振状態(モード同期)となり、光周波数コムが共振器内を周回する。
As is well known, the semiconductor
当該光コム共振器により発生された光信号は光ファイバーカプラ7からシングルモード光ファイバー18、アイソレータ9及びシングルモード光ファイバー19を介して光検出器9に入力される。光検出器9は入力される光信号を例えばRF帯の電気信号(数十MHzから数十GHz)に光電変換して計測制御装置10に出力する。計測制御装置10は入力されるRF信号をサンプリングしてスペクトル特性や周波数特性を計測可能なスペクトルアナライザ機能や周波数カウント機能を有する。ここで、計測制御装置10は、ユーザが計測制御装置10を操作(サンプリング周波数、測定周波数などの調整等)するための操作部10aと、スペクトル特性等の計測結果を表示する表示部10bとを有する。
The optical signal generated by the optical comb resonator is input from the
図2は図1のMMIファイバーセンサー5の構成例を示す概略側面図である。図2において、筐体30内に例えばエタノール又は水などの液体である媒質21が充填され、当該媒質21中に、シングルモード光ファイバー14,15間に接続されたクラッドレス・マルチモード光ファイバー20を浸すように配置される。図2において、シングルモード光ファイバー14はコア部14cとその周囲のクラッド部14aと備えて構成され、シングルモード光ファイバー15はコア部15cとその周囲のクラッド部15aとを備えて構成される。また、20cはマルチモード光ファイバー20のコア部である。ここで、MMIファイバーセンサー5におけるグース・ヘンシェンシフト量は公知の通り、媒体21の屈折率に依存し、図2の100で示す染み出し長の変化が光学的共振器長nLを変化すると、図1の光周波数コムで発生された光信号の繰り返し周波数frepを変化させることができる。
FIG. 2 is a schematic side view showing a configuration example of the
すなわち、図1の屈折率計測装置の光共振器は、リング型モード同期Erファイバーレーザー共振器を構成し、当該光共振器にMMIファイバーセンサー5を挿入した構成となっており、偏波コントローラ4による非線形偏波回転によりモード同期動作を得る。当該光共振器から得られるモード同期スペクトルは、MMIファイバーセンサー5の干渉波長を中心としたスペクトル形状を示す。ここで、MMIファイバーセンサー5の媒質21の屈折率が変化すると、レーザースペクトルシフトが起こると考えられる。
That is, the optical resonator of the refractive index measuring apparatus of FIG. 1 is configured as a ring-type mode-locked Er fiber laser resonator, and an
本発明者らは、媒質21として水とエタノール水溶液を用い、その濃度比を変化させることにより、屈折率変化に伴うレーザースペクトルの周波数シフト量などを測定した。 The inventors measured the frequency shift amount of the laser spectrum accompanying the refractive index change by using water and an ethanol aqueous solution as the medium 21 and changing the concentration ratio thereof.
図3Aは図1の屈折率計測装置の実験結果であって、MMIファイバーセンサー5の有無及び水(エタノール0%)によるスペクトル波形シフト特性を示すスペクトル図である。図3Aから明らかなように、MMIファイバーセンサー5を挿入することで、スペクトルピークが短波長側にシフトしていることがわかる。
FIG. 3A is an experimental result of the refractive index measurement apparatus of FIG. 1 and is a spectrum diagram showing the presence / absence of the
図3Bは図1の屈折率計測装置の実験結果であって、エタノールの濃度によるスペクトル波形シフト特性を示すスペクトル図である。図3Bから明らかなように、MMIファイバーセンサー5内のエタノール水溶液の濃度を高くすることで、スペクトルピークが長波長側にシフトしていることがわかる。
FIG. 3B is a spectrum diagram showing an experimental result of the refractive index measuring apparatus of FIG. 1 and showing a spectral waveform shift characteristic depending on the concentration of ethanol. As is clear from FIG. 3B, it can be seen that the spectral peak is shifted to the longer wavelength side by increasing the concentration of the aqueous ethanol solution in the
図4は図1の屈折率計測装置の実験結果であって、エタノールの濃度に対する波長シフト量を示すグラフである。図4から明らかなように、MMIファイバーセンサー5内のエタノール水溶液の濃度を0〜80%の範囲で高くすることで、スペクトルピークが長波長側にシフトし、さらにエタノール水溶液の濃度を80%以上に高くすることで、スペクトルピークが短波長側にシフトしていることがわかる。
FIG. 4 is a graph showing experimental results of the refractive index measuring apparatus of FIG. 1 and showing the wavelength shift amount with respect to the ethanol concentration. As can be seen from FIG. 4, by increasing the concentration of the aqueous ethanol solution in the
図5は図1の屈折率計測装置におけるファイバー屈折率の波長特性(1.55μm付近)を示すグラフである。シングルモード光ファイバーの屈折率は波長に依存しており、媒体21の屈折率が高くなると、スペクトルピークは長波長側にシフトし、光ファイバーの屈折率が増大すると、繰り返し周波数frepは減少する。従って、次式が得られる。 FIG. 5 is a graph showing the wavelength characteristic (near 1.55 μm) of the fiber refractive index in the refractive index measuring apparatus of FIG. The refractive index of the single-mode optical fiber depends on the wavelength. When the refractive index of the medium 21 increases, the spectral peak shifts to the longer wavelength side, and when the refractive index of the optical fiber increases, the repetition frequency frep decreases. Therefore, the following equation is obtained.
図6は図1の屈折率計測装置の実験結果であって、サンプリング数N=100のときの各ゲート時間に対する繰り返し周波数の揺らぎ(標準偏差)を示すグラフである。図6から明らかなように、計測制御装置10において計測するときのゲート時間が増加すると、繰り返し周波数frepの標準偏差が減少し、0.1秒で最小となる(図6の101)。すなわち、最小の標準偏差は、ゲート時間0.1秒で0.083Hzとなる。なお、0.1秒以上で標準偏差が増加したのは、光共振器に対する温度の外乱によるものと考えられる。この周波数揺らぎが、屈折率測定の分解能を制限する。
FIG. 6 is a graph showing experimental results of the refractive index measuring apparatus of FIG. 1 and showing fluctuation (standard deviation) of the repetition frequency with respect to each gate time when the number of samplings N = 100. As is clear from FIG. 6, when the gate time for measurement in the
図7は図1の屈折率計測装置の実験結果であって、繰り返し周波数の変化による屈折率の測定結果を示すグラフである。図7から明らかなように、水に対する各サンプルの周波数変化(差分)を得た。周波数変化率は2.78[Hz/ethano%]であり、単位周波数あたりの屈折率変化は1.08×10−4[RIU/Hz]となる。このとき、屈折率の分解能は、8.93×10−6@標準偏差=0.083[Hz]となり、世界トップレベルと同程度の分解能を得た。 FIG. 7 is a graph showing experimental results of the refractive index measuring apparatus of FIG. As is clear from FIG. 7, the frequency change (difference) of each sample with respect to water was obtained. The frequency change rate is 2.78 [Hz / ethano%], and the refractive index change per unit frequency is 1.08 × 10 −4 [RIU / Hz]. At this time, the resolution of the refractive index was 8.93 × 10 −6 @standard deviation = 0.083 [Hz], and a resolution comparable to the world top level was obtained.
以上説明したように、屈折率変化により、レーザースペクトルがシフトしている様子が確認できる。このことから、光共振器内にMMIファイバーセンサー5を挿入しても、屈折率センサーとして機能していることが分かる。この屈折率依存性レーザースペクトルシフトは、共振器ファイバーの波長分散を介して、繰返し周波数変化に繋がると考えられる。
As described above, it can be confirmed that the laser spectrum is shifted due to the change in the refractive index. From this, it can be seen that even if the
以上の実施形態では、リング形状の光共振器を構成しているが、本発明はこれに限らず、リニア型、8の字型、9の字型等の光共振器を構成してもよい。また、上記ファイバー光コム共振器において、偏波コントローラ4の代わりに、モード同期素子として過飽和吸収体/カーボンナノチューブ/グラフェン/電気光学変調器を用いることも可能である。
In the above embodiment, a ring-shaped optical resonator is configured. However, the present invention is not limited to this, and a linear-type, 8-shaped, 9-shaped optical resonator, or the like may be configured. . In the fiber optical comb resonator, instead of the
MMIファイバーセンサー5の代わりに、テーパー型MMIファイバーセンサー(例えば、非特許文献3参照)、マッハツェンダー干渉計型ファイバーセンサー(例えば、非特許文献4参照)、ファイバーブラッググレーティング型ファイバーセンサー(例えば、非特許文献5〜7参照)、表面プラズモン・ポラリントン型ファイバーセンサー(例えば、非特許文献8参照)、方向性結合器型ファイバーセンサー(例えば、非特許文献9,10参照)を用いてもよい。
Instead of the
本実施形態では、ファイバー光コム共振器を用いて、独自の「共振器外乱/RF周波数変換機能」を利用した、高精度屈折率計測装置を開示した。ファイバー光コム共振器のセンシング部であるMIIファイバーセンサー5に対して屈折率変化を外乱として付与すると、光学的共振器長が伸縮し、光コム間隔というRF周波数信号が変化する。周波数は、各種物理量の中でも最高精度の国家標準(セシウム原子時計、周波数不確かさ10−15)が整備され、離散量(デジタル量)として計測できるので、極めて高精度で高ダイナミックレンジな計測が可能になる。従って、屈折率変化をRF周波数として読み出すことにより、屈折率計測の大幅な高性能化を可能にする。
In the present embodiment, a high-accuracy refractive index measuring apparatus using a fiber optical comb resonator and utilizing an original “resonator disturbance / RF frequency conversion function” has been disclosed. When a refractive index change is applied as a disturbance to the
本発明にかかる実施形態は、周波数安定性といった観点で極限的光源である光周波数コム光を用いた「共振器外乱/RF周波数変換機能」と、周波数標準に基づいた「高精度周波数計測」の良好な整合性による、デジタル的周波数計測に基づいている。この手法は、これまでのアナログ的光計測に基づいた屈折率計測とは全く異なっており、現状の屈折率計測における限界をブレークする可能性を有している。また、MMIファイバーセンサー5の特長を活かすことにより、耐環境性、危険物質の測定可能性、非電磁誘導性、取り扱いやすいといった実用性も付与できる。
The embodiment according to the present invention includes a “resonator disturbance / RF frequency conversion function” using an optical frequency comb light, which is an extreme light source in terms of frequency stability, and “high-precision frequency measurement” based on a frequency standard. Based on digital frequency measurement with good consistency. This method is completely different from the conventional refractive index measurement based on analog optical measurement, and has a possibility of breaking the limit in the current refractive index measurement. In addition, by utilizing the features of the
屈折率計測は、産業分野やバイオ・医療分野において幅広く利用されており、更なる高精度化が実現できれば、より厳密な品質管理や高品質な医療応用が可能になる。例えば、産業界における飲料、調味料、油脂やバイオエタノールなどの各種液体製造工程に導入することにより、製造工程の安定化が期待できる。上述の屈折率計測装置を用いて、水/エタノール混合溶液を用いた原理確認実験において、良好な結果を得ている。 Refractive index measurement is widely used in the industrial field and bio / medical field, and if higher accuracy can be realized, more strict quality control and high-quality medical application will be possible. For example, stabilization of the production process can be expected by introducing it into various liquid production processes such as beverages, seasonings, fats and oils and bioethanol in the industry. Good results have been obtained in a principle confirmation experiment using a water / ethanol mixed solution using the above-described refractive index measuring apparatus.
なお、屈折率を計測することで、例えば以下の物理量などを測定することができる。
(1)飲料の糖度、
(2)調味液の濃度、
(3)お茶の濃度、
(4)海水の塩分、
(5)エタノールの濃度、
(6)水溶性切削油の濃度、
(7)洗浄液の濃度、
(8)油脂の濃度、
(9)血液又は体液中の蛋白質(抗原)の検出。
In addition, the following physical quantities etc. can be measured by measuring a refractive index, for example.
(1) sugar content of the beverage,
(2) Concentration of seasoning liquid
(3) Concentration of tea,
(4) Seawater salinity,
(5) ethanol concentration,
(6) Concentration of water-soluble cutting oil,
(7) Concentration of cleaning solution,
(8) Oil concentration
(9) Detection of protein (antigen) in blood or body fluid.
以上詳述したように、本発明に係る屈折率計測装置及び方法によれば、従来技術に比較して高分解能でかつ小型の装置で屈折率を計測できる。 As described above in detail, according to the refractive index measuring apparatus and method according to the present invention, it is possible to measure the refractive index with a small apparatus having a higher resolution than that of the prior art.
1 半導体レーザー光源、
2 WDMカプラ、
3 Er添加光ファイバー、
4 偏波コントローラ、
5 マルチモード干渉光ファイバーセンサー(MMIファイバーセンサー)、
6 アイソレータ、
7 光ファイバーカプラ、
8 アイソレータ、
9 光検出器、
10 計測制御装置、
10a 操作部、
10b 表示部、
11〜19 シングルモード光ファイバー、
14a,15a シングルモード光ファイバーのクラッド部、
14c,15c シングルモード光ファイバーのコア部、
20 クラッドレス・マルチモード光ファイバー、
20c クラッドレス・マルチモード光ファイバーのコア部、
21 媒質、
30 筐体。
1 Semiconductor laser light source,
2 WDM coupler,
3 Er-doped optical fiber,
4 Polarization controller,
5 Multi-mode interference optical fiber sensor (MMI fiber sensor),
6 Isolator,
7 Optical fiber coupler,
8 Isolator,
9 Photodetector,
10 Measurement control device,
10a operation unit,
10b display unit,
11-19 single mode optical fiber,
14a, 15a Clad portion of single mode optical fiber,
14c, 15c Single mode optical fiber core,
20 Cladless multimode optical fiber,
20c Cladless multimode optical fiber core,
21 medium,
30 housing.
Claims (2)
前記光共振器により発生される光信号を交流電気信号に光電変換する光検出器と、
前記光検出器から出力される交流電気信号の繰り返し周波数に基づいて、前記媒質中の光の屈折率を計測する計測制御手段とを備えたことを特徴とする屈折率計測装置。 It has an optical transmission line that includes a multimode interference optical fiber sensor in which a cladless multimode optical fiber is arranged in a predetermined medium, and the optical resonator is controlled to a predetermined dispersion amount, so that it has a comb-like shape in the spectrum. A fiber optical comb resonator in which a plurality of wavelengths that are arranged at equal intervals and phase-synchronized with each other in an optical resonance state and generate an optical frequency comb,
A photodetector for photoelectrically converting an optical signal generated by the optical resonator into an AC electrical signal;
A refractive index measuring apparatus comprising: a measurement control unit that measures a refractive index of light in the medium based on a repetition frequency of an AC electrical signal output from the photodetector.
光検出器が、前記ファイバー光コム共振器により発生される光信号を交流電気信号に光電変換するステップと、
計測制御手段が、前記光検出器から出力される交流電気信号の繰り返し周波数に基づいて、前記媒質中の光の屈折率を計測するステップとを含むことを特徴とする屈折率計測方法。 An optical resonator having an optical transmission line including a multi-mode interference optical fiber sensor in which a cladless multi-mode optical fiber is arranged in a predetermined medium controls the fiber optical comb resonator to a predetermined dispersion amount. A plurality of wavelengths that are arranged in parallel at equal intervals and phase-synchronized with each other in a comb-like shape in an optical resonance state and generate an optical frequency comb;
A photodetector that photoelectrically converts an optical signal generated by the fiber optical comb resonator into an AC electrical signal;
And a step of measuring a refractive index of light in the medium based on a repetition frequency of an AC electrical signal output from the photodetector.
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2017
- 2017-08-23 JP JP2017160442A patent/JP6985695B2/en active Active
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