JPH0347447B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は光フアイバハイドロホンに関する。本
発明は、海水媒質中における音響検出の分野に関
し、特に検出すべき音波と前記音波が作用する単
一モード光フアイバとの間の相互作用効果を用い
て、弾性光学効果によつて作動する単一モード光
フアイバハイドロホンに関する。

本発明は、音波が伝搬する水中に浸漬された単
一モード光フアイバを特に有するハイドロホンに
関する。音波のこの伝搬は伝搬媒質中に圧力変化
を発生させ、弾性光学効果に起因する光フアイバ
中の幾何学上及び光学上のパラメータ変化を生じ
させる。光フアイバ中に伝搬する光波は位相変化
を受けその位相変化は基準アームを形成する第２
の単一モード光フアイバを用いて干渉によつて検
出できる。水中に浸漬された測定アームを形成す
る光フアイバと、基準光フアイバとの間の光学的
接続がマイケルソン干渉計の原理にしたがつて設
計した干渉計を形成する光学構造体中で達成され
る。マイケルソン干渉計は、一般に、単色光学、
鏡で終端した２つの測定アームを供給する半透明
板の如き光ビームスプリツター（光分岐器）及び
２つの測定アームに沿つて往復する光を、光学ス
プリツターを介して重ね合わせて集める光検出器
から成る。そのような装置は、測定アームに沿う
光の伝搬に影響を与える多数の物理量を検出する
ことを可能にする。各測定アーム中の光の伝搬方
向がどのようなものであつても、物理量のあるも
のは同一送信遅延を発生させる相反効果を生じさ
せる。他の物理量は、光の伝搬方向の関数として
送信遅延に異なつた影響を与える非相反効果を生
じさせる。従来考えられている２つの非相反効果
はフアラデイー効果と相対慣性効果である。フア
ラデイー効果は、磁界が好ましい電子ピン配列を
生じさせる材料媒質を測定アームが有するとき生
じる。リング型式の干渉計に用いられる相対慣性
効果はサグナツク効果と呼ばれ、そのとき干渉計
はジアイロメータと呼ばれる。

相反効果は空間または材料媒質の対称性の破壊
とは結びつかない。この相反効果は、測定アーム
が光学的、熱的または機械的応力源であるとき、
観察される。

更に、光屈折媒質の使用に基づく光反射システ
ムは知られており、それは共役波面の形状で入射
波面を反射する。普通の鏡は、もし鏡は照射する
目的物と一致しない仮の目的物から光がきた場
合、光を反射する。これとは逆に、光屈折媒質は
共役空間からきた異種同形の光を目的物に戻す共
役空間を有する波面を反射する。相反効果が存在
するともしそのような効果が光の往復中に変化さ
れず且つ光屈折媒質がこれらの効果の変化に適用
できたならば、この相互作用反射はそのような効
果に感応しないことを保証する。相反効果を相殺
するこの傾向は非相反効果の干渉計の測定に対し
ては不利にはならない。

仏国特許第2460582号明細書は、次のような先
行技術を開示している。すなわち、装置は弾性光
学効果によつて作動する単一モード光フアイバハ
イドロホンから成るものであり、それは、実現さ
れた集積光学回路基板に結合した単一モードレー
ザー源と、２つの第１集積光導波路に向かつて光
源からの光を分岐する手段と２つの集積光導波路
によつて光を再結合する手段と、検出すべき音波
に露呈した作用媒質中に浸漬した測定アームを形
成する第１単一モード光フアイバと、及び基準ア
ームを形成する第２単一モード光フアイバとを有
し、前記２つの光フアイバは、それらの端が第１
及び第２光導波路の１つにそれぞれ堅く連結され
ているものである。ハイドロホンは、また導かれ
た波の間に位相変位を導入するために集積光導波
路の１つに作用する電気制御式位相変調器と、再
結合手段からの光を検出する手段と、検出すべき
音波とは独立に２つのアーム間の位相変位が最大
感度点に維持されるように制御信号を位相変調器
に供給するための検出信号を処理する装置とを有
している。処理装置は、また音波の特性を表す測
定信号を供給する。

更に、欧州特許出願第0079268号明細書は、鏡
が共役鏡に置き換えられたマイケルソン干渉計を
開示している。この干渉計は非相反効果に感応す
る。この鏡は“共役”であると言われ、実際には
媒質中の入射発散波が入射波に共役は収斂波の形
状で反射される。この光屈折鏡のマイケルソン干
渉計は、単色光源と、反射手段によつて終端して
いる２つの測定チームに光の２つの部分を供給す
る光ビームスプリツターと、２つの測定アーム中
に往復する２つの光の部分を重ね合わせるように
集める光検出器とを含んでいる。この２つの光の
部分は光屈折媒質中で干渉し、反射器が媒質を通
過した第１の光部分を垂直入射の下で媒質に向け
て反射する。しかし、光屈折媒質に達する第１入
射波の共役波面を利用するこの第２の先行技術の
装置は、反射波が入射波の共役であり、したがつ
て媒質が入射波の波面を変形しないことを要求す
る。第１の先行技術の装置と比較して、本発明の
ハイドロホンはバイパス周波数フイルタを構成し
低周波数の干渉の結果を消去できる。更に、この
ハイドロホンは整合を要しないで光フアイバ中で
再結合した共役ビームの自己整合を可能にする。
またソナーの如き従来の検出装置では検出できな
い作用媒質中に遠隔供給を可能にする。

すなわち、本発明によるならば、単色光源と、
光を検出するための検出手段と、第１スプリツタ
ーとを組み込んだ光の送信及び検出のためのシス
テムを含み、前記光源及び前記検出手段は前記第
１スプリツターと接続されており、更に、検出す
べき音波を受ける作用媒質中に浸漬される測定ヘ
ツドと、前記測定ヘツドに前記システムを接続す
る単一モードの導波路とをに含み、前記測定ヘツ
ドは、第２スプリツター兼混合手段と、基準アー
ムを形成する単一モード光導波路と、光屈折媒質
と及び光反射手段とを有し、測定アームを形成す
る単一モード光フアイバは作用媒質中に浸漬さ
れ、第２スプリツター兼混合手段は光の第１及び
第２部分を前記測定アーム及び基準アームに分配
し、それら２つの光の部分は光屈折媒質中で交叉
し、前記反射手段は２つの光部分の第１の部分を
反射することを可能にし、第２スプリツター兼混
合手段は、光が前記測定アーム及び基準アームを
横切つた後光の再結合を可能にし、第１スプリツ
ターによつて、検出手段が、結合した導波路中の
光路にしたがう光を検出することを特徴とする光
フアイバハイドロホンが提供される。

次に添付図面を参照した本発明を説明する。

本発明のハイドロホンは干渉計構造を有し、単
一モードの光フアイバを干渉計の光路の１つに有
している。この光フアイバは、均一の圧力Ｐ及び
角周波数ω_sと仮定した検出すべき音波領域に浸
漬される。この音波領域は、弾性光学効果によつ
て光フアイバ屈折率ｎ中に屈折立変化Δnを誘導
する。この屈折率変化は屈折率変化Δn、浸漬し
た光フアイバ長ｌ及び光波の波長λの関数である
位相変位Δφに変換される。すなわち Δφ（ω_s）＝2πl／λΔn 第１図は、２つのアームを有する従来の干渉計
を示す。従来のマイケルソン干渉計と同様に、こ
の干渉計は単色光源を有し、この光源は、例えば
半反射平面板によつて構成された光分岐装置２の
方向に光を出す。半反射板２上の入射光１１は第
１の透過部分１２及び第２の反射部分３３に分岐
される。透過部分１２は第１の光導波路６上にレ
ンズ４によつて焦点が合わされ、導波路６はその
出力Ｂによつてこの光を再透過する。反射部分３
３はレンズ５に向けて鏡３によつて反射され、レ
ンズ５は該２の光導波路７の入力Ｃに光の焦点を
合わせる。導波路７の端Ｄは、導波路６の端Ｂに
よつて放射した発散光に出合う発散光を放射す
る。２つの光部分の干渉は光検出器１０によつて
検出され、光検出器は干渉バンドの通過を表す信
号Ｓ（ｔ）を供給する。干渉計の２つの測定アー
ムは一方において素子４及び６、他方において素
子３，５及び７によつて形成されている。第１１
図の干渉計は、光屈折媒質８及び２つの測定アー
ム中を循環した光部分をＢからＡに及びＤからＣ
に反射する凹面鏡９を使用している。凹面鏡９
は、球面波面が垂直入射の下で反射し端Ｂ上で焦
点が合うように、媒質８を横切つた球面波面を受
けるように配列されている。光屈折媒質８は凹面
鏡９と共働して、端Ｄから出た光の共役位相を有
する光を端Ｄに向けて戻すように端Ｂからの光を
ポンピングし、同時にそこで発散する。更に、端
Ｂから出て光屈折媒質８を横切る光は鏡９の反射
表面に垂直に入り、鏡９は光を端Ｂに向けて反射
し、再び媒質８を通す。この光は光屈折媒質８の
ポンピングビームと考えられる。

導波路７の端Ｄからの光は信号ビームを構成
し、信号ビームは、光屈折媒質８内でポンピング
ビームと干渉する。この干渉は空間的に光屈折媒
質の屈折特性を変調し、屈折率ラインの系が形成
され、これは信号ビームに含まれる光構造体のダ
イナミツクホログラムと考えることができる。球
面鏡９上の垂直反射後光屈折媒質８を通つたポン
ピング光を受信することによつて、ダイナミツク
ホログラムは導波路の端Ｄに向けて端Ｄから出た
光の共役再構造を回折する。もし光屈折媒質の方
向に端Ｄから出た光が進行電磁波であるならば、
共役再構造は反対符号の位相変位を持つ異種同形
体の波面を有する反射電磁波であり、後者は、基
準としてポンピングビームの位相基準を考えると
計算できる。

今まで述べてきたことから明らかなように、光
屈折媒質８の屈折率ラインの系は、干渉計の第２
測定アームの端Ｄに関して偏光鏡と同様に働く。

本発明の装置は、マイケルソン干渉計を用いる
が、装置は光フアイバハイドロホンであり、この
動作は光屈折結晶中の検出信号の平均値に基づく
ものである。この装置は第２図に概略的に示され
ており、２つのシステムから成つている。すなわ
ち、光送信兼検出システム３１および音波に露呈
した作用媒質３４中に浸漬した測定ヘツド３２で
ある。

これらの２つのシステムでは、例えば光フアイ
バである導波路素子１４によつて連結されてい
る。光フアイバを組み込んだ測定アームは測定ヘ
ツドに連結されており、この測定アームは音波に
露呈した作用媒質３４中に浸漬している。

特に、本発明の装置は、多数の素子を含んでも
よいものである。レーザ１が設けられており、そ
の波長は用いられる光屈折媒質８の光導電性に対
するスペクトル感度領域に対応する。酸化ビスマ
ス−シリコン（BSO）、酸化ビスマス−ゲルマニ
ユーム（BGO）またはチタン酸バリウム
（BaTiO₃）の如き材料の場合、波長は575及び
450nｍの間であり、アルゴンレーザー及びクリ
プトンレーザーを用いることを可能にする。

ビームスプリツター１５は、光検出器１９が測
定アーム１８及び基準アーム１７からの帰路上で
受信する２つの光部分の干渉を検出することを可
能にする。この光検出器１９は干渉ラインを表す
信号を供給する。

単一モード光導波路１４は極性を維持し、空間
フイルタとして働く。例えばこの空間フイルタは
遠隔供給アームを形成することができる。このフ
イルタは、用いられる導波路が単一モード用のも
のであるので、零干渉オーダーだけを保持でき
る。したがつて、このフイルタは遠隔的に完全な
干渉計を与えることができる。その利点は、レー
ザー源の遠隔測定を可能にすることである。更
に、干渉計が誘電材料で作られると、それはレー
ザー源でない従来の装置（ソナー、レーダー）に
よつては検出されない。遠隔供給はまた１つの利
点をここで与えている。

スプリツター１６は入射ビームを２つの光部分
に分岐し、これらの光部分は２つの測定及び基準
アーム１８，１７によつて伝達される。スプリツ
ターはスプリツテイングプレート、集積光学スプ
リツター、または光フアイバカプラーによつて構
成できる。そのようなカプラーは例えば融着結合
式の２つの光フアイバから形成でき、結合はエバ
ネツセント（evanescent）波によつて行われる。

２つのアーム１７，１８が設けられており、こ
れらの１つは適当な材料で被覆されることによつ
て圧力変化に感応するようになされることができ
る。測定アーム１８のこの被覆は、もし他のアー
ムが不感応であるならば、すなわちもし第２図に
示す如くケース３２の内部にあるならば、必要で
はない。

例えば、被覆は、ゴムの如き極めて弾力的な材
料で大部分作られることができ、ゴムは音波の存
在下で、圧縮し、その結果光フアイバの伸長をも
たらして伝達した信号の位相変化を生じさせる。
この光フアイバが干渉計の“センサ”アームを表
し、一方他が基準アームである。基準アームは光
路を等しくすることを可能にする。もし光源が十
分可干渉性の長さを有するならばその長さを大き
く減じることが可能である。このように、10メー
トルの長さの測定アツプに対して少なくとも９メ
ートルの可干渉性の長さの場合１メートルの長さ
の基準アームが考えられる。

光屈折材料２０は２つの光フアイバからの波に
対する作用媒質として働く。この材料は光導電性
及び電気光学性でなければならない。

光屈折媒質は、酸化ビスマス−シリコン
（BSO）、酸化ビスマス−ゲルマニウム（BGO）、
チタン酸バリウム（BaTiO₃）、ニオブ酸カリウ
ム（KNbO₃）、ニオブ酸バリウム−ストロンチウ
ム（SBN）、ニオブ酸カリウム酸タンタル
（KTN）の結晶であることができ、これらは長
波長（0.8μｍ以上）に感応するように純粋である
か、またはドープされる。

光屈折媒質は入射光子が電荷キヤリヤを発生す
るような光励起可能な媒質であり、電荷キヤリヤ
は、照明が明暗領域を交互に変えるとき、媒質内
で拡散できる。この媒質はまた電気光学性であ
り、内部電解によつて発生した屈折率の変化を見
ことが可能である。内部電解自体は電荷キヤリヤ
の移動から生じる。これらの特性に基づいて、信
号ビーム（目的ビーム）及びボンピングビームの
干渉をもたらすことによつて光屈折媒質を光学的
に条件付けることが可能である。バンドの系は屈
折率ラインを形成し、屈性率ラインは、ポンピン
グビームを回折することによつて共役信号ビーム
を発生できる。このことは、媒質を横切つたポン
ピングビームが帰路を保証する鏡によつて反射し
て戻るとき、４波干渉法によつて発生される。

任意に結晶またはポラロイド偏光子が測定アー
ム、基準アーム及び光屈折媒質の間に置かれる。
このように、共役鏡は、偏光方向が結晶軸Ｃに平
行であるような偏光においてだけ機能する。この
ように、偏光子は多モード光フアイバを用いる際
に必要である。また、もし光フアイバが単一モー
ドであるならば、直線偏光を保持しない。この干
渉計は、各々が異なつた関数を有する４つの波に
よつて構成される。干渉計のアームの各々は、２
つの波、すなわち、基準アームの往路及び帰路上
にそれぞれ“書込み基準”波（ポンピング波）及
び“再読取り”波を、測定アームの往路及び帰路
上にそれぞれ“目的”波（信号波）及び共役波を
搬送する。

基準波及び目的波は光屈折材料中に位相回路網
を形成する。回路網は反射した“基準”波によつ
て再読取りされて、“再読取り”波となる。この
再読取りは目的波の空間的に共役である波を発生
し、目的波は、“センサ”光フアイバ中で再結合
した後、“再読取り”波と、干渉計の出力におい
て干渉する“再読取り”波自体は“基準”光フア
イバ中で再結合される。

２つのアームの１つの光学長が可逆性であると
き、導入した位相差は“共役鏡”中に描かれた回
路網を変化させるが、干渉計の出力における干渉
パターンは変化されない。

本発明の装置は、時間可変位相信号を持つ干渉
計を用いるために描かれた回路網の変化に必要な
時間を考慮している。基準アームは書込み基準波
及び再読取り波を供給する。目的ビームは書込み
基準ビームと干渉するように結晶に向けられる。
再読取り波は、その一部の垂直入射の下で光屈折
媒質に向けて反射を行う鏡面鏡上の反射によつて
得られる。

それはまた外部発振器を用いることによつて得
られる。外部発振器は、外部ポンピングなしで、
例えばチタン酸バリウムの如き光屈折結晶中で混
合する４つの波と共に作動する位相共役装置を有
している。この外部発振器は、外部エネルギー源
なしにポンピングビームの共役をもたらすよう
に、位相共役装置の中央に置かれた発振光学キヤ
ビイテイである。ポンピングビームの共役は再読
取りビームを形成する。この装置は共振キヤビイ
テイを形成する２つの整列した鏡を有し且つガウ
ス分布で入射波の10％の反射を可能にする。

それは、また例えばチタン酸バリウム結晶にお
ける光屈折効果を用いる退化式“４モード混合”
を用いることによつて得られることができる。結
晶の角度は結晶中に配置したポンピングビームの
空間的均一性によつて形成した自動誘導回路網と
共に、前述の如き方法によつて発振光学キヤビイ
テイを形成する。この自動誘導回路網はポンピン
グおよび目的ビームの結晶中における干渉から生
じる回路網とは異なる。４波混合に通常必要な第
２ポンピングビームは結晶中の自動誘導発振キヤ
ビイテイと結合する“４波混合”によつて結晶中
の実際の入射波から誘導される。第２図において
考えられているのはこの種の装置である。

目的ビームの入射角は、基準ビームの場合に、
後者が結晶角において共役しないようなものであ
る。

再読取りビームは共役ビームを与えるために基
準ビームおよび目的ビームの間に形成したホログ
ラムを再読取りする。この光屈折媒質２０は、光
屈折媒質２０中の干渉後、測定アームおよび基準
アームの往路及び帰路中で循環した光の部分をビ
ームスプリンタ１６に向けて“反射”することを
可能にする。

光屈折媒質２０は測定アームの端によつて放出
した光の共役位相を有する光を測定アームの端に
向つて戻すと同時に発散させるために、基準アー
ムの端からのポンピング光と協働する。そのよう
な光屈性媒質２０の特性に基づいて、光屈折媒質
は、その結果、信号ビームおよびポンピングビー
ムの干渉をもたらすことによつて光学的に条件付
けられる。バンドのシステムは屈折率ラインを形
成し、屈折率ラインはポンピングビームを回折す
ることによつて共役信号ビームを形成する。これ
は、媒質を横切つてポンピングビームが結晶の角
度で反射によつて媒質に戻されて、このためポン
ピングビームの反転の戻りを可能にするとき、４
波干渉方法にしたがつて形成される。

このように、測定アームの端からの光が、光屈
折媒質２０内でポンピングビームと干渉する信号
ビームを構成する。この干渉は光屈折媒質の屈折
特性を空間的に変調し、信号ビーム中に含まれた
光構造体のダイナミツクホログラムと考えられる
屈折率ラインの系が形成される。結晶の角度での
反射後、光屈折媒質２０を通過するポンピング光
を受信することによつて、ダイナミツクホログラ
ムは、測定アーム１８の端に向けてこの端から出
た光の共役再構成を回折する。もし、光屈折媒質
の方向に前記端から出た光が進行電磁波であるな
らば、共役再構成は、それに関連した反射電磁波
であり、この電磁波は位相変位の符号が反射の異
種同形体の波面を有し、後者はポンピングビーム
の位相基準を基準とに計算する。

このように、光屈折媒質のバンドシステムは測
定アームの端に対して偏差鏡と同様に働く。結晶
２０の角度によるポンピング光の反射が波面の形
状を保持するので、この反射機能は信号ビームに
特定の条件を与えない。このように単一モード導
波路１７が選ばれて、光源１は適当な可干渉性長
さの光を供給しなければならない。例えば、光源
１は、結晶の感度波長の関数として、ヘリウム−
ネオンレーザー、アルゴンレーザーまたは単一モ
ード半導体レーザーである。

測定は次にように行なわれる。もし、可変位相
の外乱がアームの１つに加えられると、形成した
ホログラムは乱れたビームに対する平均位相情
報、すなわち直流電流、極めて低い周波数成分を
含む。交流電流成分は記録のために結晶中に記録
するホログラムのセツトオフ（遮断）周波数と迅
速に比較される。

共役ビームの位相は従つて外乱の平均値と等し
く極性が反対である。同一媒質を再び通過する
際、ビームは再び外乱による位相変位を受け、交
流電流成分だけが出力で検出される。

従つて出力における共役ビームの位相は、 （１−φ₀）＋（φ_V＋φ₁sinωt） ＝φ₁sinωt に等しい（ここでφ₀は連続に加えられた位相変
位であり、φ₁は周期的位相変位である）。

外乱が基準アームに加えられる場合には、次の
式を用いることができる。

φ 共役＝φ 再読取り＋φ ホログラム ここで、 φ 再読取り＝φ＋φ₁sinωt φ ホログラム＝φ₀ φ 目的＝０ その結果、φ 共役＝2φ₀＋φ₁sinωt であり、 出力において、 φ 再読取り＝2φ₀＋2φ₁sinωt である。ここで、再び出力における２つのビーム
間の位相変位はφ₁sinωtである。このため、この
結果、信号のカツトオフ周波数（条件の関数とし
て1ns及び数時間の間に変化する）より高い周波
数を有する信号の成分の測定値であり、低周波数
成分、特に直流電流成分が存在しない。直流電流
を成分の安定性は、この種の装置において従来要
求されていた零校正制御を省略することを可能に
する。

このように、Δφは、測定及び基準アームを通
過した後の測定及び基準アームからの２つの波の
間の位相差であり、“非可逆性”外乱がない場合
には、Δφは０に等しい。

干渉計の感度は、もし位相差Δφが零からわず
かだけ異なる場合には、極めて低い。これは、小
さい音響信号を測定することを望む場合に当ては
まる。

干渉計の感度を増加するためには、干渉計の動
作点を変位するように逆方向に循環する２つの波
の位相中に一定非可逆性バイアスを導入すること
が可能である。

余弦関数にしたがつて変化する関数の場合、高
感度点が（2K×１）π／２（ここでＫは整数であ
る）の角度によつて得られる。したがつて、各波
に対して位相変化を導入するバイアスを選ぶこと
が可能である。このように位相変調が波の通路上
に導入できる。このため、位相変調システムが装
置の応答を改良するに用いられることができる。
この変調をもたらすために、電気光学基板上で２
つの電極が導波路の両側に配置されたような集積
光学変調器が考えられる。しかしながら、それ
は、測定アームを構成する光フアイバが付着され
たピエゾ電気材料の中空シリンダーであつてもよ
い。このシリンダーは、信号によつて励起される
と、膨脹し且つ収縮し、その結果光フアイバの伸
長をもたらし、その結果搬送される信号中に位相
変化を生じさせる。しかし、測定すべき周期的変
化は変調速度より遅くなければならない。周期的
変化を取り出すためには、同期復調またはヘテロ
ダトン検波を実行するだけでよい。

各々の場合、位相変調装置は測定及び基準アー
ム中の光路の２つの端で対称的に配置した２つの
等しい部分に細分岐され反対極性で励起される。
この配列は現象の補足的対称性を保証し、変調器
の起こりうる非線形性から生ずる第２次の誤差を
減少する。この変調の程度はホログラム回路網と
干渉しないために比較的小さくなければならな
い。このため、記録した回路網は各点Ｓにおける
照明の平均である。

結晶において、位相変位は（φ＝φ₁sinωt＋
Kz）（ここでＫは照明回路網の波のベクトルであ
り、またはＺは照明ラインに垂直な方向の結晶中
の位置である）あり、１つの点における平均の照
明は次の式に比例する。すなわち Ｉ（ｚ）＝１／2π∫²〓^/〓₀sin（φ₁sinωt＋Kz）dt ＝１／２＋J₀（2φ₁）cos2Kz 空間変化、すなわちcos2Kzの項を保持するた
めに、値J₀（2φ₁）ができるだけ大きく維持され、
変調度が比較的小さい（すなわちJ₁（2φ₁）≧0.8に
対してφ₁≦0.5rd）である必要がある。この変調
の周波数ｆは、信号の復調が2fにおけるヘテロダ
イン検波によつて生じるために、検出すべき信号
の最大周波数より充分上になければならない。し
たがつて、それは正弦波変調または２乗波信号で
ある。

第３図に示す装置は集積光学装置として具体化
した、本発明の装置の変形である。装置は、光源
１および検出器１９によつて形成した光送信兼検
出システム及びＹ形状構造２４，２５，２１を有
する集積光学導波路によつて具体化した分岐兼混
合装置を含んでいる。空間フイルタは光学光フア
イバ２４によつて実現されている。測定ヘツドは
Ｙ形状構造３５，２６，２７を有する導波路を含
んでいる。

作用媒質は２０で示されている。基準アームは
導波路２７によつて構成され、測定アームは光フ
アイバ１８によつて構成されている。

導波路は基板中の集積によつて形成される。導
波路は、それぞれチタニウムまたはニオビウムが
導波路を形成するように拡散されたニオブ酸リチ
ウムまたはタンタル酸リチウムのような材料の中
から選ぶことができる。基板は、導波路がイオン
または陽子注入によつて実現できるようなガリウ
ムひ素または導波路が前述の方法または領域の反
転によつて形成されるようなチタン酸バリウムか
ら選ぶことができる。変調器は光フアイバの両端
に置かれた２つの変調器に分岐される。特に、本
発明において用いられた変調器は、ポツケルス効
果、カー効果の如く種々の、電気光学効果を利用
できる。

Ｙ形状構造を形成するために相互接続した単一
モード導波路によつて形成した光学スプリツター
によつて実現されるこれらの２つの変調器はそれ
らの分岐の１つおよび光学フアイバ１４によつて
相互接続され、半透明板によつて第２図において
達成される機能をはたす。この場合、第２のＹ形
状構造は光屈折媒質に中で実現でき、したがつて
前述の如き媒質の角度で結合することによつて得
られる波の反射が利用される。

【図面の簡単な説明】

第１図は、先行技術のマイケルソン干渉計を示
す図である。第２図は、本発明のハイドロホンを
示す図である。第３図は、本発明のハイドロホン
の変形例を示す図である。 （主な参照番号）、３１……光送信兼検出シス
テム、３２……測定ヘツド、３４……作用媒質、
１……レーザー、８……光屈折媒質、１５……ス
プリツター、１９……光検出器、１８……測定ア
ーム、１７……基準アーム、２０……光屈折材
料。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 単色光源と、光を検出するための検出手段
   と、第１スプリツターとを組み込んだ光の送信及
   び検出のためのシステムを含み、前記光源及び前
   記検出手段は前記第１スプリツターと接続されて
   おり、更に、検出すべき音波を受ける作用媒質中
   に浸漬される測定ヘツドと、前記測定ヘツドに前
   記システムを接続する単一モードの接続導波路と
   を含み、前記測定ヘツドは、第２スプリツター兼
   混合手段と、基準アームを形成する単一モード光
   導波路と、光屈折媒質と、光反射手段とを有し、
   測定アームを形成する単一モード光フアイバは作
   用媒質中に浸漬され、第２スプリツター兼混合手
   段は光の第１及び第２部分を前記測定アーム及び
   基準アームに分配し、それら２つの光の部分は光
   屈折媒質中で交叉し、前記反射手段は２つの光部
   分の第１の部分を反射することを可能にし、第２
   スプリツター兼混合手段は、光が前記測定アーム
   及び基準アームを横切つた後光の再結合を可能に
   し、前記検出手段が、前記接続導波路を通過した
   後の光を第１スプリツターを介して受けて検出す
   ることを特徴とする光フアイバハイドロホン。 ２ 測定アームがラバー外皮によつて囲まれてい
   る光フアイバを有することを特徴とする特許請求
   の範囲第１項に記載のハイドロホン。 ３ 光屈折媒質がチタン酸バリウムであることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項に記載のハイド
   ロホン。 ４ 単色光源が0.55マイクロメータを越える波長
   のアルゴンレーザーであることを特徴とする特許
   請求の範囲第３項に記載のハイドロホン。 ５ 光屈折媒質がニオブ酸バリウム及びニオブ酸
   ストロンチユームであることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項に記載のハイドロホン。 ６ 光屈折媒質がニオブ酸タンタル酸カリウムで
   あることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記
   載のハイドロホン。 ７ 光屈折媒質が酸化ビスマス−シリコンである
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の
   ハイドロホン。 ８ 光屈折媒質が酸化ビスマス−ゲルマニウムで
   あることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記
   載のハイドロホン。 ９ 反射手段が光屈折媒質を通過した２つの光の
   部分の１つを垂直入射で光屈折媒質に向けて反射
   可能な球面鏡であることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項に記載のハイドロホン。 １０ 反射手段が波結合による光屈折媒質の角度
   によつて実現される特許請求の範囲第１項に記載
   のハイドロホン。 １１ 反射手段が外部発振キヤビイテイによつて
   実現されることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項に記載のハイドロホン。 １２ 空間フイルタを形成する光導波路が遠隔供
   給アームであることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項に記載のハイドロホン。 １３ 偏光子が測定及び基準アームと光屈折媒質
   との間に置かれていることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項に記載のハイドロホン。 １４ ハイドロホンが測定アームまたは基準アー
   ムの少なくとも１つの中において光路上に配列し
   た位相変調手段を含むことを特徴とする特許請求
   の範囲第１項に記載のハイドロホン。 １５ 位相変調手段が集積光学装置で実現される
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１４項に記載
   のハイドロホン。 １６ 位相変調手段が測定アームを構成する光フ
   アイバが付着されたピエゾ電気材料の中空シリン
   ダーを含むことを特徴とする特許請求の範囲第１
   ４項に記載のハイドロホン。 １７ 波を完全に分岐し且つ混合する第１及び第
   ２手段を含み、該第１及び第２手段は基板上に集
   積化によつて固体媒質中に実現されており、前記
   分岐兼混合手段は接続した導波路によつて及び分
   岐の１つによつて２つのＹ形状導波路によつて実
   現され、第１のＹ形状導波路の２つの他端は光源
   及び検出手段にとれぞれ接続されており、第２の
   Ｙ形状導波路の２つの他端は測定アームを形成す
   る光フアイバの第１端及び光屈折媒質にそれぞれ
   接続されており、光フアイバの第２端は光屈折媒
   質に接続されていることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項に記載のハイドロホン。 １８ 第２のＹ形状導波路が光屈折媒質を形成す
   る基板上に集積されることによつて形成され、反
   射手段が前記媒質の角度で結合することによつて
   実現されることを特徴とする特許請求の範囲第１
   ７項に記載のハイドロホン。 １９ 少なくとも一対の電極が第２のＹ形状導波
   路の端の少なくとも１つのいずれかの側に配列さ
   れて光学電気効果位相変調器を形成し、前記電極
   は制御信号を受信することを特徴とする特許請求
   の範囲第１７項に記載のハイドロホン。 ２０ 基板が導波路を形成するようにチタニウム
   またはニオビウムが拡散したニオブ酸リチウム、
   またはタンタル酸リチウムから選ばれるとこを特
   徴とする特許請求の範囲第１７項に記載のハイド
   ロホン。 ２１ 基板が、導波路がイオンまたは陽子注入に
   よつて形成されるガリウムひ素であることを特徴
   とする特許請求の範囲第１７項に記載のハイドロ
   ホン。