JP2001518626A - 光ファイバ装置および正確な電流検知方法 - Google Patents
光ファイバ装置および正確な電流検知方法Info
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Abstract
Description
ァイバ装置及び正確な電流検知のための方法に関する。
において注目されてきた。光ファイバ電流センサは特に、光ファイバセンサが不
導体であり、かつ軽量であるため、鉄芯トランスフォーマより有利である。さら
に、光ファイバセンサは、ヒステリシスを示さず、はるかにより大きい動的イナ
ミックレンジ及び周波数応答を提供する。
電流は、ファラデー効果により磁界を誘導し、それは、電流を担持しているワイ
ヤが巻回されている光ファイバ中を通る光の偏光面を回転させる。ファラデーの
法則は、以下のように示される:
られる。検知ファイバが、回転の積分数を有する電流を運ぶワイヤを巻回し、検
知ファイバ中の各点は、磁界に一定の感度を有し、ファイバの光の偏光面の回転
はワイヤに運ばれている電流に依存し、近くのワイヤで運ばれる電流によって、
生じるもののような、外に生成されたすべての磁界に反応しない。磁界の存在下
、光の偏向面が回転する角度Δφは、以下の式で表わされる。
の線積分を実行する。したがって、Δφ=VNI(式中、Nは、電流を運ぶワイ ヤに巻回されている検知ファイバの回転数である)となる。電流の存在による光
の偏向状態の回転は、検知領域への十分に画定された直線偏光状態を用いて光を
注入することにより、そしてその後光が検知領域から出たあとに光の偏向状況を
解析することにより測定してもよい。
を教示し、複屈折の検知領域へ入る前に直交する、直線偏光を計数器-回転円環 円偏光に変換するファイバの原理軸に対する45°に設定された4分の1導波板
を使用し、光ビームの用途を調整する。ファイバの端部での反射により、2つの
光波の回転の検知が逆になり、光波は検知領域を通って後方に進み、直線偏光へ
変換され、光検出器へ伝播される。2つの光波は、したがって、導波路を往復し
、光回路を通って、同じ偏光が生じる。Blakeは、本明細書に参照により含めら れる。
確さに影響を及ぼす特に悪化させている問題がある。非常に正確な測定を有する
ために、光学的部品、特に4分の1導波板は、完璧でなければならず、温度変化
および機械的かく乱のような外部ストレスに影響されるべきではない。完全であ
るかまたはほとんど完全な4分の1導波板は困難であり、一定の適用に必要とさ
れる正確な検知を行うための設計および製造するために費用がかかるということ
が十分認識される。
りを補正するための装置及び方法のニーズが起こった。
的に低減する、正確な測定のための光ファイバセンサ及び方法が提供される。
バを維持している極化及び光学部品ファイバの光路で維持している極化において
、進行している第1および第2のカウンタ-伝搬性直線偏光波を含む。第1の4 分の1導波板が、光ファイバに連結して一般に検知領域と隣接している光路にお
いて、配置した、最初の直線偏光波を光路に検知領域の前に進行している円偏光
波に変えるように操作可能な第1の4分の1導波板が光ファイバに連結して及び
光路において、検知領域に隣接して配置した瞬間、検知領域の前に第2の直線偏 光波を第2の円偏光波に変えるように操作可能な第2の4分の1導波板が操作可 能である。第1および第2の4分の1導波板は、それぞれ相互におよそ45°で
指向される。第2の4分の1導波板が最初の直線偏光波へ検知領域を出た後に更
に最初の円偏光波を変え、導波路は第2の直線偏光波へ検知領域を出た後に更に 第2の円偏光波を変える。検知領域は光ファイバを維持している極化に連結する 検知メディアを含み、検知媒体を通過している第1および第2の円偏光波は磁界
によって、生じる差動移相またはすぐ近くの導線を流れる電流を検知領域に経験
する。光ファイバに連結する検出回路は、差動移相を検出し、それに対して応答
出力を生成する。
ファイバを維持している極化及び光ファイバに連結する検知媒体を含み、かつ一
般に中途に光ループにおいて、配置した。第1および第2の4分の1導波板(光
ファイバに連結して及びそれぞれ近く接近しておよそ45°で、検知媒体に指向
される)は、光ループで2つのカウンタ-伝搬性円偏光波に、検知媒体を通過する
前に進行している2つのカウンタ-伝搬性直線偏光波を変える。第1および第2の
4分の1導波板は、検知メディアを出た後に更にカウンタ-伝搬性円偏光波を2つ
の直線偏光波に変える。検知媒体を通過しているカウンタ-伝搬性円偏光波は、 磁界によって生じる差動移相またはすぐ近くの導線を流れる電流の検知を経験す
る。光ファイバに連結する検出回路は、差動移相を検出し、それに対して応答の
出力を生成する。
るための方法は、光ファイバの光路で維持している極化において、進行している
2つのカウンタ-伝搬性直線偏光波を光路を光ファイバを維持している極化によ り形成し、生成し、及び送る段階を含む。2つの直線偏光波は、光路に検知領域 の方へ進行している2つの円偏光波に変えられる。そして、それは検知領域を通 過し、磁界によって生じる差動移相またはすぐ近くの導線を流れる電流を検知領
域に経験する。2つの位相は、およそ45°の相対角で、お互いに関して指向さ れる2つの直線偏光波へ変換し、円形偏光波を移動した。円形偏光波の差動移相 が検出され、出力はそれに対する応答の中に生成される。
路に導かれる誤りを補正する極めて経済的な方法を提供することである。その結
果、正確な測定が、高価であるかまたは非実用的な回路または信号解析及び処理
を行わなくて達成することが可能である。
、最もよく理解される。同様の番号は、種々の図面の同様のそして対応する部材
に用いられている。
12を含み、それは光ファイバ・ピグテール14に、多数の光周波数成分を有す
る広帯域光を導く。光ファイバ・ピグテール14は、好ましくは偏光保持ファイ
バの長さである。偏光保持ファイバ・ピグテール14は、偏光保持ビームスプリ
ッタまたは方向性カプラ16と一緒になり、そこで、光の一部がポラライザ18
に指向され、残りの光は、非反射終点20で終了する。光線は、ポラライザ18
を通過する。そして、それは線形に光に極性を与える。検知領域に最大の光の入
力を確実にするために、偏光保持ファイバ・ピグテール14、ビームスプリッタ
16を維持している極化及びポラライザ18の固定軸は、互いに及び光源12の
原理軸に整列する。不完全なポラライザと組合せて、これらの軸のいかなる非整
列によってでも生じる極化クロスカップリング点が、電流測定に小さいオフセッ
トの存在を起こし、これは、できるだけ避けなければならない。
°のスプライス22によって、それぞれ複屈折変調器ピグテール24の2つの固 定軸(X及びY)に分割される。複屈折変調器ピグテール24は、それによる少
しの通過を減極する充分な長さの分極保持ファイバの右逆写像である。複屈折変
調器ピグテール24は、複屈折変調器26、X及び整列しているこれらの2つの 構成部分のYの固定軸に接続している。複屈折変調器26は、導波管を囲んでい
る金属的電極を有するTi非分散されたLiNbO3の上に形成される内蔵され
た光導波管であってもよい。あるいは、圧電変調器が用いられてもよい。電極全
体に加えられる電圧は、導波管の複屈折を変える。波形発生装置28により生成
される変調記号が、ディザーまたは位相に対する調整する複屈折変調器26の電
極に加えられる。変調信号は、種々の形式であってもよく、例えば、正弦波変調
、方形波変調、三角形波変調、セロダイン変調、のこぎり歯振動変調及び他の適
切な定期的な波形を含む。変調記号は、また、ランプ関数及び定期的な波形の結
合であってもよい。
所定の長さに入る。分極保持ファイバ母線30の原理軸は、複屈折変調器26の
原理軸に整列する。分極保持ファイバ母線30は、2つの目的に用いる。第一は
受動の検知メディアまたは検知ファイバ32へ光を運ぶことである。そして、そ
れは典型的に能動素子(例えば光源12及び複屈折変調器26)から、遠隔で位
置する。分極保持ファイバ母線30の第2の目的は、複屈折変調器26から検知
ファイバ32及び反射まで広がるために、複屈折変調器26で実質的に加えられる
変調記号がその値を交換する充分な長さの時延に光を提供することになっている
。理想的には、複屈折変調器26に加えられる波形の基本ディザー周波数は1/2
τまたはそれの奇数倍である。ここで、τは検知メディア32及びそれ以降によ
る複屈折変調器26から進行する光波のための伝播時間である。
ロまたは45°に設定された、目的及び単一モードファイバが継ぐ分極保持ファ
イバ母線の原理軸にセットされる多数の4分の1波長板40を通り抜ける。4分
の1波長板40が、分極保持ファイバ母線30の各々の原理軸から、4分の1波
長板40の円型状態まで、直交する直線偏光を変えることになっている。
の円形に極性を与えられた(RHCP)光波に変換される。第2の原理軸からの
Y光波または分極保持ファイバ母線30のy軸は、左の円形に極性を与えられた
(LHCP)光波に変換される。その後、2つの円偏光波は共役差積速さで電流 通過ワイヤ36の周囲を包まれる検知ファイバ32を通過する。検知ファイバ3
2に合わせられる磁界構成部分に比例して、位相差を蓄積する。検知ファイバ3
2は、低複屈折性の単位長であり、電流を運んでいる巻回されているワイヤー3
6の積分巻数を有する単一モードファイバから作られていてもよい。大部分の適
用のために、ワイヤ36のまわりの1〜5の検知ファイバ32が十分であること
が示された。検知ファイバ32の複屈折がそれを外部電源から起こっている磁場
に感受性であるようにすることと、同様にセンサー10の感度を変えることは公
知である。したがって、短い長さの検知ファイバ32を使用することは、全複屈
折を最小にするために有利である。
る。光は、ミラー44により反射されて、再び検知ファイバ32を通り抜ける。
光の円偏光の検知は、反射で逆になり、右手の円偏光波に検知ファイバ32によ
るその戻り及び左手の円偏光のために円形に極性を与えられる。両方の光波のた
めに検知ファイバ32によるそれらの戻りの間、逆にした、関連している差動移
相が蓄積した光の極化及び向きの検知から、戻りの間の全移相(Δφ)はそれら
との間に検知ファイバ32により、二倍にされる。Vがガラスファイバのベルデ
定数であるΔφ=4VNIが倍の検知領域60の2つの光波との間に蓄積し、N は、電流を運ぶワイヤ36のまわりの検知ファイバの巻数であり、Iは、ワイヤ
36を流れる電流である。
0が最初の原理軸に戻り、偏光保持ファイババス30に戻った光波はその第2の
原理軸に沿って極性を持ち、偏光保持ファイバ母線30の軸が第2の原理軸に戻 り、光波はその最初の原理軸に沿って極性を持った。光波は、それから複屈折変
調器26及びそのピグテール24を二度目に通過し、まとめられ、45°の接続
22及びポラライザ18によって妨げられた。この光の一部は、それからビーム
スプリッタ16を維持している極化を通して光検出器46に連結する。光検出器
46に連結する信号処理電子回路50は、測定出力を提供するために用いられて
もよい。
36のまわりの検知領域が両方の光波によって、横切られる光路の中点値に置か
れるということが理解されるであろう。したがって、2つの光波間の唯一の位相
差は、検知領域の磁界の存在下で発生する。
、いくらかの光は円形の偏光の間違った状態の検知領域を横切る。そして、この
ことにより不正確な測定を引き起こす。それに加えて、特別な直流分光は、不完
全な4分の1導波板の操作は、その動作環境(例えば温度変化及び他の外部スト
レス)によって、影響を受ける。特に、ビート長さLBは、周囲温度によって変
化し、それは通常1℃につき0.1%である。4分の1導波板が光源及び他の電
子部品から通常遠隔に位置し、通常外部要素にさらされるので、それが大きい温
度変化に遭遇する。例えば、夏の高温と冬の低温との間の温度差が100度にな
る場合には、ビート長さは10%以上変化することができる。
部分の相対強さに近似して示されている。右手の円形に極性を与えられた(R)
光波に対するファイバ母線の最初の原理軸上のX光波及び欠点のために(LS)
構成部分に円形に極性を与えられる左方向の小さい4分の1導波板40がある。
ミラー44は、光波を反映して、左手の円形の偏光(L)及び小さい右手側の円
形の偏光(RS)にそれらを変える。左手の円形に極性を与えたファイバ母線の
第2の4分の1導波板の原理軸及び最初の原理軸上の小さいX光波(XS)上の Y光波に、不完全な第2の4分の1導波板による光路がある。右手側の小さい円
形の偏光(RS)は、小さいX光波(XS)及び均一なより小さいY光波(YS S )に変換される。2つのXS光の構成部分は、検出回路での全ての他の光の構
成部分を有するインコヒーレントであり、したがって、干渉信号を提供しない。
2つのXS光の構成部分は、光検出器で検出される特別な直流分光の半分を含む
。YSS光構成部分はスケールファクタ誤りに結果としてなる。ここで、スケー
ルファクタはワイヤの電流によって、分けられる光検出器出力と等しい。影響を
受けるスケールファクタは、電流のための不正確な値の計算に貢献する。下に書
かれたSが主な光波(それはこの場合Yである)と比較して、光波の強さを示すた
めに用いられるが、小さい光波構成部分が同じ強さを有することを示すことを目
的としない点に注意する。
及び右手円偏光(R)及び小さい左手円偏光(LS)に光波の極化の意味を逆に
する。これらの2つの光波が不完全な4分の1導波板40を通過するときに、右 手の円形の偏光は主なX光波及び小さいY光波(YS)に変換され、小さい左手
の円形の偏光(LS)は小さいY光波(YS)及び均一なより小さいX光波(X SS )に変換される。ファイバ母線の第2の原理軸に進行している2YS光波は 、光検出器により検出される特別な直流分光の他の半分を含む。XSS光構成部
分が、スケールファクタ際の結果として起こる誤りに、上昇を与える。
。変調記号、直流分の関連している割合及び検出回路での検出された光の交流構
成部分の直流分及び交流構成部分及び割合または相対割合が4分の1導波板によ
って、導かれる特別な直流分光または誤りのマグニチュードを決定するためにそ
れとともに比較されることができるということが理解される。
正確な電流測定を達成する2つの基本的な方法がある。1つの方法は、検出回路
46により検出される特別な直流分光構成部分を最小にしてまたは除去するため
に広帯域ライトフロント光源12(図1)の波長を変化させることになっている
。光の出力の波長を変化させるいくつかの方法がある。例えば、光源12の波長
は、室温の変化によって、影響を受ける。したがって、光源12の周囲温度を変
えたものである放熱器(図示せず)及び温度コントローラ(図示せず)に光源1
2は、連結してもよい。通常光源12の波長が、1℃あたり100万につき数百 部変わる。しかし、4分の1導波板に経験される100℃の温度換算を補正する
。例えば、光源のための必要温度換算は100℃より大きくてもよい。達成され
るにもかかわらず、温度バリエーションのこの範囲は大部分のアプリケーション
のために合理的ではならない。
ペクトル光にフィルターをかけることになっている。フィルタは、100℃4分
の1導波板の熱的変動によって、生じる誤りを補正するために結果として生じる
広帯域光アウトプットの波長の範囲を変化させるために用いられる。しかし、こ
の手段は波長フィルタの構成を必要とする。そして、それは高価である。 不完全な4分の1導波板が入って来る光の波長を変えることにより補正される
方法は、ここで上記の通りに考察される。しかし、4分の1導波板によって経験
される温度変化が比較的小さい場合にだけ、この手段が実行可能であるというこ
とが理解されるであろう。
ることになっていて、したがって校正を提供することになっている。図1の光検
出器46により検出される光の強さは、ワイヤにおいて、流れている電流及び複
屈折変調器26に加えられる変調記号に関する:
い場合、落ちている電源であってφ(t)は複屈折変調器及びTに存在する複屈折変
調波形が、センサー10及び後ろの終わりまでの複屈折変調器26からのラウンドト
リップ遅延時間である。定期的な波形構成部分を含むことに加えて、例えば、φ
(t)はまた、ランプのような構成部分を含んでもよい。その結果、φ(t) andφ(t
-τ)間の差は定期的な波形を加えた恒数である。したがって、変調記号は、直流
分及びA.C.構成部分を有する。ランプの傾き及びしたがって、恒数の値は、エレ
キ現在の誘導された位相または4VNIをキャンセルするように選ばれてもよい。し
たがって、検出されている電流の値は、簡約に起こらせるのに必要なランプの傾
きから決定されてもよい。
で到着するためにスケールファクタを訂正する。直線偏光を円偏光に変換するこ
とを目的とするエレメントを記載するδは、ジョーンズ行列(L)を定義するこ とによって、引き出される。本発明の実施態様において、分極保持ファイバ母線
の複屈折の軸に対する4分の1導波板は、変換のために用いられる。一般に、L
は、以下のように示される:
合する、p = 1/2、q =-1/2、r = 1/2及びs =-1/2を得る。それから、δは2つの (ps + qr)+ 1として定義される。ここで、理想的には、4分の1導波板が完全
に動いているδ= 0及び否定は外部圧力に影響した。
してLを含むこと)を用いているファイバーオプティクス・センサーを分析する と以下のように示される:
ためにКを用いると、検出された光は、以下のようになる:
る。
された光及び全ての調和的な記号の直流分構成部分との間にある。δが否定ゼロ
であるときに、直流分間の割合及び調和的な記号はなくなる。
イン復調器64に示される、光の入力を受信するために光検出器46に両方とも
連結する。光検出器46からの出力は、電圧レベルでもよいかまたは通用してい
てもよい。ピーク検出器62は光検出器出力の極大レベルを決定する及び、ロッ
クイン復調器は記号を復調して及び記号の振幅を提供する。ロックイン復調器6
4の出力及びピーク検出器62の出力は、分割器66に連結する。
:
に表されてもよい:
られるロックイン復調器64からのアウトプットが得られる:
った時から、電流(I)のために解くために用いられることが可能である。マイ
クロプロセッサに基づく信号の解析系がまた、ピーク検出器及びロックイン変調
器として、割合を引き出して及び変調波形入力に基づいてそれを期待される割合
と比較するために同じであるかまたは類似した諸関数を達成するために用いられ
てもよいことは、先立つことから推論されてもよい。
くということが理解されるであろう。したがって、調和的な記号のどんな一つで
も、そばにどんな記号でもまた、比例項である検出された光と分けられることが
可能である(1つの-δ)。上記した実施態様において、分子は第一高調波記号で
あり及び、分母は検出された光のピーク値である。しかし、検出された光から孤
立できるどんな信号成分でも類似した方法において、割合を引き出すために用い
られることが可能であるということが理解されるであろう。
をしない時が提示され、それから誤りが存在する比較のための基底として用いら
れるA.C.スペクトルに対する検出された光の直流分構成部分の比較を提供する。
記載されている装置及び方法はピークレベルとの間に比較を提供する。そして、
それは直流分記号及び全ての高調波の結合及び第一高調波記号である。しかし、
本発明も直流分記号及び調和的な記号との間に関係を引き出すために比較の他の
手段を考察する。例えば、第二調波記号は、計られてもよくて及び正確に計った
直流分記号によって、4分の1導波板は誤りを含んでもよい次の測定のための比
較のための基底を確立するために分かれた。
以下のようになる:
である場合、検出された光は以下のようになる:
調波記号は、ゼロになる。系にもたらされるγの値を第一高調波記号のねらいを
定めるようにすることによって、所望のアウトプットは、ランプ関数または鋸波
形の傾きに由来する。
的な回路実現のブロック図のための図5に記載の、のこぎりの個数を数えるため に計数器72を用いることは、指定された時間の間、起こることに歯をつける。カ
ウントが、より高くランプ傾きのより多くの峻度に対応する。計数器アウトプッ
トが、γと比例している。4分の1導波板によって、導かれる誤りのために、γ
≠-4VNIは実際に比例項であるために(1つの+δ)になる:
てもよい。あるいは、それが値比例項を生成するために比例している、1−δ項 については、γは増やされてもよいために、1−δ2、それは小さいδのためのお
よそ1である。
切な正規化している因子を得るために用いられてもよい。
形と等しい[φ(t)−φ(t、τ)]。τ≠を離れて適当な周波数操作のための1/2使
用率に選んで、結果として生じる光検出器アウトプット以下のようになる:
スケールファクタ誤りに対する他の解答は、もう1つの発明の主題である。ルー
プ・ファイバ光学センサは、ブレイクの細目に記載されている。ループ構成にお
いて、第2の4分の1導波板は、検知媒体のどちらの側ででも、光路に配置され
ている。本発明の教示において、解答はお互いを有するおよそ45°の4分の1
導波板の位置決めを提供する。4分の1導波板の位置決めが検知媒体の円偏光複
屈折によって、生じる回転角度を加えた45°であることは、以下で示される。
4分の1導波板は、線形から円型まで検知領域を出た後に検知領域に入る前に及
び線形へカウンタ-伝搬性光波の極化状態を変える。2つのカウンタ-伝搬性光波 は同じ通過に続き、その結果、非往復な移相が磁界だけの面で電流を運んでいる
ワイヤにある。この場合、検知ループに沿って反対方向に入っている円偏光ビー
ムによって、見られる実効屈折率は、共役差積である。したがって、2つの光ビ
ーム間の非逆数移相は誘導される。そして、それは磁界、Δφ=2PNI、ここでI がワイヤの電流であることに対する比例項であり、Vはガラスファイバのベルデ 定数であり、Nは検知ループの巻数である。単純のために、我々はFを後述の方 程式のVNIの代用にする。
ときに、直線偏光波は検知ファイバによるその引きはずしの前に、完全に1つの 循環性の状態に変換される。他方、不完全な4分の1導波板は、直線偏光を正し
い及び左の手円偏光波の混合物に変える。不必要な円形に極性を持たれたビーム
は間違った移相を蓄積する、しかし、第2の4分の1導波板が理想的である場合
、円偏光の間違った状態の光波は主な極化に関する直交軸に変換されて及びポー
ラライザによって、結局拒絶される。4分の1導波板のうちの1つが不完全な場 合であっても、スケールファクタの誤りがない。しかし、両方の4分の1導波板
が不完全な場合、間違った位相を有する光の小さい一部はポラライザの通過軸及
び検出回路上の落下に変えられる。そして、このことによりスケールファクタ誤
りを導く。マグニチュード及びこの誤りの目標4分の1導波板の晶質及びそれら
の軸間の関連している角に依存する。
て2つのカウンタ伝搬ビームとの間に、位相差を計算するためにモデル化されて もよい。時計回りの向き(CW)の波伝搬性のために、我々は以下を有する:
に関連している角を含む。円偏光がない場合、4分の1導波板を整列させて、対
応するθ= 0は、速くするために軸を4分の1導波板とする。これらの演算のた めの、仮設がそれを作られること、4分の1導波板の軸はポラライザに関する整
列する45度である。それは完全なデバイスである。両方の条件は、実際の系の
高精度に簡単に成し遂げられることが可能である。
は置き換えられ、off-diagonalなエレメントの目標は逆にされ、ファラデー角F の目標はまた、逆にされる。この規約は、+z向きにおいて、常にあるために光伝
搬を有する正しい手のある座標系を保存する。マトリックスから増えて、2つの 対向伝搬波の電界を表している複素振幅の位相を計算した後、以下のようになる
:
ァイバの固定軸間の物理的な角である所で、第2の4分の1導波板を加える。位 相差は、以下の通りである:
2=180°+εΣ及びδ1δ2 =εΔの差の和及び差を表す。ここで、εΣは4分の1
導波板誤りの和であり、εΔはそれら間の差である。定義すると
の物理的な角は0°である。そして、リターデイション角の小さい偏差のための 方程式(35)から、90°及び小さいファラデー回転から、位相差は4分の1導波
板の誤りの生成物に対する比例項である。
lateな一つのクォータの速い軸を整列させる場合、ポーラライザ(ψ)間の角は
90°と等しく、スケールファクタ依存は4分の1導波板の誤りに関して二次のま
まである、しかし、二次方程式項の前の目標は変わる:
スケールファクタの依存が最小にされるように、ポーラライザとの間に角を見つ
けることは可能かどうかということである。方程式(35)において、gはhが小さ
い値である1-hについては及びどんなh2項でも無視した後に置換される及び、位 相差が分かる三角法の恒等を加える:
ための、スケールファクタ(37)により示される90°アラインメントのために4
分の1導波板の誤り上のスケールファクタの依存が変わる二次式違った(スケー
ルファクタを4分の1導波板のリターデイション角の換算による。
。この移相は、円偏光の間違った意味を有する光が不完全な4分の1導波板によ
る主な光を混ぜ合わせられるスケールファクタの換算の4分の1導波板アライン
メント構成を用いることのないおよそ0.3%のスケールファクタ正確さがを必要と
すると主張することは、90±4.4°のリターデイションについては4分の1導波 板とし、それについては、センサーはおよそ90±22.3°のリターデイションにつ
いては4分の1導波板を大目に見ることができる。100ppm安定を提供するために
、このアラインメント構成はおよそ90±9.6°の中で4分の1導波板を大目に見 ることができるのに、それなしで、4分の1導波板はおよそ90±0.8°のリター デイションを所有しなければならない。
想的な90°リターデイションからの均一な大偏差は大目に見られることが可能
である。そして、したがって、4分の1導波板の晶質上のスケールファクタ安定
の依存を除去する。
れる回転は4分の1導波板の位置決めを考慮に入れなければならない。例えば、
光波の極化が45°によって、検知媒体の円偏光複屈折のために回転する場合、
4分の1導波板指向は志向しなければならない(45°+ 45°)かお互いに関
していなければならない。したがって、4分の1導波板の位置決めは、ファイバ
の円偏光複屈折によって、スケールファクタ誤りを除去してまたは最小にするた
めに誘導されるローテーションの角度を加えた45°である。
代替が、冒頭の請求の範囲に記載の本発明の精神と範囲から逸脱することなく、
おこなわれることが可能であると理解すべきである。
沿ったX及びY光波から見た、光路の概略図である。 図3は、本発明の教示に従う例示信号処理回路の概略図である。 図4は、D.Cの例示プロット及び検出された光出力の高調波信号である。 図5は、本発明の教示に従う例示信号処理回路のブロック図である。 図6A及び6Bは例示変調信号のプロット及び本発明の教示に従う検出された
光出力である。
Claims (16)
- 【請求項1】 光学通路を形成している偏光維持光ファイバ、 光学通路の偏光維持光を進行している第1および第2の反伝搬性直線偏光波、 光ファイバに連結して、一般に検知領域と隣接している光学通路に配置され、
第一直線偏光波を検知領域の前の光学通路に進行している円偏光波に換えるよう
に操作可能な第一の4分の1導波板、 光ファイバに連結して、検知領域に隣接している光学通路に配置され、第2の
直線偏向波を検知領域より前で第2の円偏光波へ換えるように操作可能な第二の
4分の1導波板を含む光ファイバセンサであり、 第一および第二の4分の1導波板は互いにおよそ45°で配置されており、 第二の4分の1導波板は更に第一の円偏光波を第一の直線偏光波へ検知領域を
出た後に換えるように操作可能であり、 第一の4分の1導波板は更に第二の円偏光波を第二の直線偏光波へ検知領域を
出た後に換えるように操作可能であり、 検知領域は偏光維持光ファイバと連結している検知媒体を含み、磁場又は検知
領域に近接する導線を流れる電流により引き起こされる第一及び第二4分の1差
相シフトから実質的に等距離であり、 検出回路は差相シフトを検知し、それに応答して出力する光ファイバと連結し
ている光ファイバセンサ。 - 【請求項2】 第一および第二の4分の1導波板は検知媒体内で互いに45
°及び円偏光複屈折により誘導される回転の量で配置される、請求項1記載の光
ファイバセンサ。 - 【請求項3】 2つの直線偏光波を位相変調する少なくとも一つの変調波形
適用する偏光維持光ファイバに連結される位相変調器を更に含む、請求項1に記 載の光ファイバセンサ。 - 【請求項4】 検知媒体が光ファイバである、請求項1記載の光ファイバセ ンサ。
- 【請求項5】 検知媒体が低複屈折性光ファイバである、請求項1記載の光 ファイバセンサ。
- 【請求項6】 偏光維持光ファイバがループを形成し、検知媒体が光ファイ
バのループの実質的に中間点に位置する、請求項1記載の光ファイバセンサ。 - 【請求項7】 ループを形成している偏光維持光ファイバ、 光ファイバに連結して、一般に光ループの中間に配置されている検知媒体、 光ファイバに連結され、検知媒体に近接して互いにおよそ45°で配置されて
おり、2つの反伝搬性直線偏光波を2つの反伝搬性円偏光波に換え、検知媒体を
通し、検知媒体を出た後に2つの反伝搬性円偏光波を2つの直線偏光波に換え、
反伝搬性円偏光波が検知媒体を通過するとき磁場又は感知媒体の近隣の導線を流
れる電流により差相シフトを起こされる、第一及び第二4分の1導波板、 差相シフトを検知しそれに応答して出力する光ファイバに連結している検知器
を含む光ファイバセンサ。 - 【請求項8】 第一及び第二4分の1導波板が検知媒体の中で互いにおよそ
45°及び円偏光複屈折により誘導される回転の量で配置される、請求項7記載
の光ファイバセンサ。 - 【請求項9】 光センサを用いて磁界を正確に計るための方法であり、 偏光維持光通路を形成する工程、 2つの反伝搬性直線偏光波を発生させて光通路を通過させる工程、 2つの直線偏光波を光学通路を検知領域の方へ進行している2つの円偏光波に
換える工程、 円偏光波を磁界によって差相シフトを起こす検知領域を通過させる工程、 2つの差相シフト円偏光波を互いにおよそ45°の相対的角度で配置される2
つの直線偏光波に換える工程、 円偏光波の差相シフトを感知し、それに応答して出力する工程を含む。 - 【請求項10】 2つの差相シフト円偏光波変換工程が、相シフト円偏光
波をおよそ45°の相対的角度及び検知領域内の円偏光複屈折により起こされる
互いの回転角度で配置されている2つの直線偏光波に換える工程を更に含む、請
求項9記載の方法。 - 【請求項11】 開始末端及び終了末端を有する光通路、 光通路の開始末端から終了末端へ第一方法に進行する同じ位置に配置された右
手円偏光波及び左手円偏光波生成するための光学通路に配置された手段、 光学路の終了末端の近隣の光通路に配置された磁界に敏感な検知媒体であり、
同じ位置に配置された円偏光波が第一の方向に検知媒体を通過し、磁界が光波に
差相シフトを誘導する検知媒体、 検知媒体及び光通路の終了末端に連結し、右手及び左手円偏光波の偏光センス
に反射又は逆転する反射器であり、反射する円偏光波が光通路の開始末端へ向か
う第二の方向へ前記検知媒体を通って帰ってくる反射器、 前記光波において前記差相シフトを検知し、それに応答して出力するように操
作可能な前記光通路の前記開始末端に連結する検知器を含む磁界検知のための光
干渉計測センサ。 - 【請求項12】 偏光維持光通路、 前記偏光維持光通路内を通過する2つの直線偏光波、 感知領域に向かって光通路を進行する2個の反対の直線偏光波に換えるために
前記光通路の実質的な中間点に配置した4分の1導波板の少なくとも1個であり
、 前記検知領域が光通路の一般的に中間点に配置された磁界に感受性のある検知
媒体を含み、反対円偏光波が検知媒体を通過し、磁界が反対円偏光波において差
相シフトを起こす検知領域、 差相シフトを検知し、それに応答して出力するように操作可能な検知器を含む
光干渉計測磁界検知センサ。 - 【請求項13】 第一および第二4分の1導波板が検知媒体の中で互いに4
5°及び円偏光複屈折により誘導される回転の量により配置されている、請求項
12記載の光干渉計測センサ。 - 【請求項14】 偏光維持光通路が偏光維持光ファイバにより形成されてい
る、請求項12記載の光干渉計測磁界センサ。 - 【請求項15】 偏光維持光通路、 光ループの中間に配置されて磁界に感受性のある検知媒体、 検知媒体を通過する前に2つの反伝搬性直線偏光波を2つの反伝搬性円偏光波
に換えるため、検知媒体を出た後に及び円偏光波を直線偏光波に換えるために検
知媒体に近接する光ループの中に配置される第一及び第二4分の1導波板であり
、磁界が検知媒体を通過するとき円偏光波に差相シフトを誘導する第一及び第二
4分の1導波板、 差相シフトを検知し、それに応答して出力するように操作可能に連結された検
知器を含む光干渉計測センサ。 - 【請求項16】 第一及び第二4分の1導波板が検知媒体の中で互いに45
°及び検知円偏光複屈折により誘導される回転の量で配置されている、請求項1
4記載の光干渉計測センサ。
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