JP2001508535A - ブラッグ格子センサーを利用した光センサーシステム - Google Patents
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Abstract
Description
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1.1つの装置が受けている摂動を検出するためのシステムにおいて、 前記システムが、 (a)前記1つの装置に沿って置かれ、センサー内に誘導された複数のブラッグ 格子を有する光センサーであり、各々の格子がセンサー素子として作動し、各々 の格子が前記1つの装置に沿った固有の位置及び入射光線を反射するための固有 の波長成分を有し、前記センサー素子の前記固有の波長が、摂動を受けると変化 する光センサーと、 (b)入力光線を前記センサーに提供して、前記波長成分のすべてを覆い、これ によって前記格子の各々からの入射光線を反射する光源と、 (c)前記格子の各々からの反射済み入射光線を受領するための不均衡干渉計で あり、前記不均衡干渉計が、第1のアームと第2のアームを有し、また、前記ブ ラッグ格子の各々によって反射された前記入射光線の各々の波長成分に対する干 渉計信号を発生する不均衡干渉計と、 (d)変調信号を発生する手段と、 (e)前記変調信号を受信するための位相変調器であり、前記位相変調器が前記 不均衡干渉計の前記アームの一方の中に置かれ、前記位相変調器が、前記干渉計 信号の各々を変調する位相変調器と、 (f)前記変調済み干渉計信号の各々を受信して、量を 表す出力信号を発生する復調器であり、前記反射済み入射光線の前記固有波長成 分の各々が、前記摂動を受けると変化する復調器と を具備することを特徴とする摂動検出システム。 2.前記複数のブラッグ格子の前記固有波長成分が、約1nmの波長の長さだけ 互いに分離されていることを特徴とする請求項1に記載の摂動検出システム。 3.前記センサーが、自由音場センサー、ダイヤフラムセンサー、加速度計タイ プ、磁気歪みタイプ、電歪タイプ及び圧電タイプから成るグループから選択され ることを特徴とする請求項1に記載の摂動検出システム。 4.前記光源が、エッジ放射LED(ELED),超照明ダイオード、超照明フ ァイバ光源及びファイバエルビウム光源から成るグループから選択されたタイプ の第1の広帯域光源を具備することを特徴とする請求項1に記載の摂動検出シス テム。 5.前記光源が、エッジ放射LED(ELED)、超照明ダイオード、超照明フ ァイバ光源及びファイバエルビウム光源から成るグループから選択されたタイプ の第2の広帯域光源をさらに具備し、前記第1と第2の広帯域光源がそれぞれ約 1.3μmと1.55μmの動作波長を有し、前記第1と第2の広帯域光源の各 々が約50nmの帯域幅を有することを特徴とする請求項4に記載の摂動検出シ ステム。 6.前記復調器が、 (a)前記変調済み干渉計信号の各々を受信して、その各々を前記固有波長成分 を表す信号に分割する手段と、 (b)前記分割された固有波長成分の各々に反応して、それに対応するサイン信 号とコサイン信号を発生する検出手段と、 (c)前記変調信号ならびに前記サイン信号及びコサイン信号に反応し、前記復 調既出力信号を発生する信号プロセッサ手段と を具備することを特徴とする請求項1に記載の摂動検出システム。 7.前記復調器が、 (a)事前決定されたパルス持続時間を有し、前記入力光線と共に前記センサー に照射されるパルスを発生する手段と、 (b)前記変調済み干渉計信号の各々を受信して、その各々を前記固有波長成分 を表す信号に分割する手段と、 (c)前記分割済み固有波長成分の各々に反応し、それに対応するサイン信号と コサイン信号を発生する検出手段と、 (d)前記対応するサイン信号とコサイン信号を受信して、前記サイン信号とコ サイン信号を自身の出力信号として提供するゲート手段と、 (e)前記変調信号ならびに前記ゲート手段の前記出力済みサイン信号及びコサ イン信号に反応して、前記変調器出力信号を発生する信号プロセッサ手段と を具備することを特徴とする請求項1に記載の摂動検出システム。 8.前記複数の反射性ブラッグ格子がファイバ遅延デバイスによって2つの配列 に分離され、前記配列の各々が、互いに整合する固有波長成分を持つブラッグ格 子を有することを特徴とする請求項7に記載の摂動検出システム。 9.1つの装置が受ける摂動を検出するシステムにおいて、 前記システムが、 (a)前記1つの装置に沿って置かれ、自身中に誘導された複数の反射性ブラッ グ格子を有する光センサーであり、各々の格子が、入射光線を反射するために前 記1つの装置に沿った固有の位置及び固有の波長成分を有し、前記光センサーの 前記固有波長成分の各々が、摂動を受けると変化する光センサーと、 (b)前記格子の各々からの入射光線を反射するために、前記波長成分のすべて を範囲に収める帯域を有する第1の動作波長λで前記センサーに入力光線を提供 する第1の光源と、 (c)前記格子の各々からの入射光線を反射するために、前記波長成分のすべて を範囲に収める帯域を有する第2の動作波長λ’で前記センサーに入力信号を供 給する第2の光源と、 (d)前記波長λに対応する動作波長を有し、前記ブラッグ格子の各々からの前 記反射済み入射光線を受信する 第1の不均衡干渉計であり、前記第1の干渉計が、第1と第2のアームを有し、 前記ブラッグ格子の各々によって反射された前記入射光線の各々の波長成分に対 して干渉計信号を発生する第1の不均衡干渉計と、 (e)前記波長λ’に対応する動作波長を有し、前記ブラッグ格子の各々からの 反射済み光線を受信する第2の不均衡干渉計であり、前記第2の不均衡干渉計が 、第1と第2のアームを有し、前記ブラッグ格子の各々によって反射された前記 入射光線の各々の波長成分に対して干渉計信号を発生する第2の不均衡干渉計と 、 (f)変調信号を発生する手段と、 (g)前記変調信号を受信する第1の位相変調器であり、前記第1の位相変調器 が前記第1の不均衡干渉計の前記アームの一方の中に置かれ、前記第1の位相変 調器が、前記第1の不均衡干渉計の前記干渉計信号の各々を変調する第1の位相 変調器と、 (h)前記変調信号を受信する第2の位相変調器であり、前記第2の位相変調器 が前記第2の不均衡干渉計の前記アームの内の一方の中に置かれ、前記第2の位 相変調器が前記第2の不均衡干渉計の前記干渉計信号の各々を変調する第2の位 相変調器と、 (i)前記第1の不均衡干渉計からの前記変調済み干渉計信号の各々を受信して 、量を表す出力信号を発生する第1の復調器であり、前記反射済み入射光線の前 記固有波長成分の各々が、前記摂動を受けると、前記波長λを 基準として変化する第1の復調器と、 (j)前記第2の不均衡干渉計からの前記変調済み干渉計信号の各々を受信して 、量を表す出力信号を発生する第2の復調器であり、前記反射済み入射光線の前 記固有波長成分の各々が、前記摂動を受けると、前記波長λ’を基準として変化 する第2の復調器と を具備することを特徴とする摂動検出システム。 10.前記複数のブラッグ格子の前記固有波長成分が、約1nmという波長だけ 互いに分離されていることを特徴とする請求項9に記載の摂動検出システム。 11.前記センサーが、自由音場、ダイヤフラムセンサー、加速度計タイプ、磁 気歪みタイプ、電歪タイプ及び圧電タイプから成るグループから選択されること を特徴とする請求項9に記載の摂動検出システム。 12.前記第1と第2の光源の各々が、エッジ放射LED(ELED)、超照明 ダイオード、超照明ファイバ光源及びファイバエルビウム光源から成るグループ から選択され、前記第1と第2の広帯域光源が、それぞれ約1.3μmと1.5 5μmの動作波長を有し、前記第1と第2の広帯域光源の各々が約50nmの帯 域幅を有することを特徴とする請求項9に記載の摂動検出システム。 13.前記第1の復調器が、 (a)前記第1の不均衡干渉計からの前記変調済み干渉計信号の各々を受信して 、その各々を前記ブラッグ格子の前記固有波長成分を表す信号に分割する第1の 手段と、 (b)前記第1の手段の前記分割済み固有波長成分の各々に反応して、それに対 応するサイン信号とコサイン信号を発生する第1の検出手段と、 (c)前記変調信号ならびに前記第1の検出手段の前記サイン信号及びコサイン 信号に反応して。前記第1の復調器出力信号を発生する第1の信号プロセッサと を具備することを特徴とする請求項9に記載の摂動検出システム。 14.前記第2の復調器が、 (a)前記第2の不均衡干渉計からの前記変調済み干渉計信号の各々を受信して 、その各々を前記ブラッグ格子の前記固有波長成分を表す信号に分割する第2の 手段と、 (b)前記第2の手段の前記固有波長成分の各々に反応して、それに対応するサ イン信号とコサイン信号を発生する第2の検出手段と、 (c)前記変調信号ならびに前記第2の検出手段の前記サイン信号及びコサイン 信号に反応して、前記第2の復調器出力信号を発生する第2の信号プロセッサと を具備することを特徴とする請求項9に記載の摂動検出システム。 15.前記第1の復調器が、 (a)前記第1と第2の光源の前記入力光線と共に前記光センサーに照射される 事前決定された持続時間を有するパルスを発生する手段と、 (b)前記第1の不均衡干渉計からの前記変調済み干渉 計信号の各々を受信して、その各々を前記固有波長成分を表す信号に分割する第 1の手段と、 (c)前記第1の手段の前記固有波長成分の各々に反応して、それに対応するサ イン信号とコサイン信号を発生する第1の検出手段と、 (d)前記第1の検出手段の前記対応するサイン信号とコサイン信号を受信し、 さらに前記パルスに反応して、前記サイン信号とコサイン信号を自身の出力信号 として提供する第1のゲート手段と、 (e)前記変調信号ならびに前記第1のゲート手段の前記出力済みサイン信号と コサイン信号に反応して、前記第1の復調器出力信号を発生する第1の信号プロ セッサと を具備することを特徴とする請求項9に記載の摂動検出システム。 16.前記第2の復調器が、 (a)前記第2の光源の前記入力光線と共に前記光センサーに照射され、事前決 定されたパルス持続時間を有するパルスを発生する手段と、 (b)前記第2の不均衡干渉計からの前記変調済み干渉計信号の各々を受信して 、その各々を前記固有波長成分を表す信号に分割する第2の手段と、 (c)前記第2の手段の前記固有波長成分の各々に反応して、それに対応するサ イン信号とコサイン信号を発生する第2の検出手段と、 (d)前記第2の検出器手段の前記対応するサイン信号及びコサイン信号を受信 し、さらに、前記パルスに反応して、前記サイン信号とコサイン信号を自身の出 力信号として提供する第2のゲート手段と、 (e)前記変調器信号ならびに前記第2のゲート手段の前記出力済みサイン信号 とコサイン信号に反応して、前記第2の復調既出力信号を発生する第2の信号プ ロセッサと を具備することを特徴とする請求項9に記載の摂動検出システム。 17.前記複数の反射性ブラッグ格子がファイバ遅延デバイスによって2つの配 列に分離され、前記配列の各々が、固有の位置及び同じ固有波長成分を持つ同じ 格子を有することを特徴とする請求項9に記載の摂動検出システム。
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