JP2002131022A - Optical fiber sensing system and measuring method for wavelength of laser light - Google Patents
Optical fiber sensing system and measuring method for wavelength of laser lightInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は,光ファイバセンサ
システムおよびレーザ光の波長測定方法に関するもので
ある。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical fiber sensor system and a method for measuring the wavelength of laser light.
【0002】[0002]
【従来の技術】光ファイバセンサは,センサ部が無電源
であることから電磁誘導に対して高い信頼性を有する。
また,光ファイバセンサによれば,損失の小さい光伝送
が利用されていることから,長距離かつ大規模な多点計
測が可能となる。2. Description of the Related Art An optical fiber sensor has high reliability with respect to electromagnetic induction because a sensor section is not powered.
Further, according to the optical fiber sensor, long-distance and large-scale multi-point measurement can be performed since optical transmission with small loss is used.
【0003】近年,種々の光ファイバセンサが実用化さ
れている中で,光通信用のWDM(Wavelength-Divisio
n Multiplexing:波長分割多重)デバイスとして開発さ
れたFBG(Fiber Bragg Grating:ファイバ・ブラッ
グ・グレーティング)が,その波長選択性からセンサデ
バイスとしても注目を集めており,下記文献に開示され
ているように研究・開発が盛んに進められている。In recent years, while various optical fiber sensors have been put into practical use, WDM (Wavelength-Divisio) for optical communication has been developed.
n FBG (Fiber Bragg Grating) developed as a Multiplexing (Wavelength Division Multiplexing) device has attracted attention as a sensor device because of its wavelength selectivity. Research and development are being actively pursued.
【0004】参考文献:Alan D.Kersey et al.,"Fiber
Grating Sensors",JOURNAL OF LIGHTWAVE TECHNOLOGY,V
OL.15,NO.8,AUGUST 1997,pp1442-1461.References: Alan D. Kersey et al., "Fiber
Grating Sensors ", JOURNAL OF LIGHTWAVE TECHNOLOGY, V
OL.15, NO.8, AUGUST 1997, pp1442-1461.
【0005】FBGセンサを用いて構成された光ファイ
バセンサシステムは,FBG反射波長のシフト量から測
定物理量(被測定体の3次元的なひずみ情報等)を検出
するものである。この光ファイバセンサシステムは,動
作方式の面から次の2つに分類される。An optical fiber sensor system configured using an FBG sensor detects a physical quantity to be measured (such as three-dimensional distortion information of an object to be measured) from a shift amount of an FBG reflection wavelength. This optical fiber sensor system is classified into the following two from the viewpoint of the operation method.
【0006】第1の光ファイバセンサシステムは,図5
に示すように,広帯域光源1,光サーキュレータ5,波
長計測装置7,光ファイバ9,および複数のFBGセン
サS1,S2,S3,・・・から構成されている。広帯
域光源1から発せられた光(波長幅Δλ)は,光ファイ
バ9に沿って配置され相互に直列の関係にある複数のF
BGセンサS1,S2,S3,・・・へ入射される。各
FBGセンサS1,S2,S3,・・・からの反射光
は,光サーキュレータ5を介して波長計測装置7に導か
れ,ここで反射光のピーク波長が計測される。このよう
にして,各FBGセンサS1,S2,S3,・・・が配
置された場所における被測定体のひずみ量が検出され
る。A first optical fiber sensor system is shown in FIG.
As shown in FIG. 1, the optical system includes a broadband light source 1, an optical circulator 5, a wavelength measuring device 7, an optical fiber 9, and a plurality of FBG sensors S1, S2, S3,. The light (wavelength width Δλ) emitted from the broadband light source 1 is transmitted along a plurality of F
Are incident on the BG sensors S1, S2, S3,... The reflected light from each of the FBG sensors S1, S2, S3,... Is guided to the wavelength measuring device 7 via the optical circulator 5, where the peak wavelength of the reflected light is measured. In this manner, the strain amount of the measured object at the place where each of the FBG sensors S1, S2, S3,... Is arranged is detected.
【0007】第2の光ファイバセンサシステムは,図6
に示すように,チューナブルレーザ(波長可変光源)1
1,光サーキュレータ5,パワーメータ17,光ファイ
バ9,および複数のFBGセンサS1,S2,S3,・
・・から構成されている。光ファイバ9に沿って配置さ
れ相互に直列の関係にある複数のFBGセンサS1,S
2,S3,・・・には,波長掃引された光がチューナブ
ルレーザ11から与えられる。各FBGセンサS1,S
2,S3,・・・からの反射光は,光サーキュレータ5
を介して光パワーメータ17に導かれる。反射光の到達
時間から反射光の波長が算出され,この計算結果から各
FBGセンサS1,S2,S3,・・・が配置された場
所における被測定体のひずみ量が得られる。A second optical fiber sensor system is shown in FIG.
As shown in the figure, tunable laser (wavelength variable light source) 1
1, an optical circulator 5, a power meter 17, an optical fiber 9, and a plurality of FBG sensors S1, S2, S3,.
・ ・ It is composed of A plurality of FBG sensors S1, S arranged along the optical fiber 9 and in series with each other
2, S3,..., The wavelength-swept light is given from the tunable laser 11. Each FBG sensor S1, S
, S3,...
Through the optical power meter 17. The wavelength of the reflected light is calculated from the arrival time of the reflected light, and from this calculation result, the amount of distortion of the measured object at the location where each of the FBG sensors S1, S2, S3,.
【0008】FBGセンサの応用例としてのFBGレー
ザセンサの開発も進められている。FBGレーザセンサ
を備えた従来の光ファイバセンサシステムの一例を図7
に示す。この光ファイバセンサシステムは,励起光源2
1,光サーキュレータ5,波長計測装置7,光ファイバ
9,および複数のFBGレーザセンサLS1,LS2,
・・・から構成されている。An FBG laser sensor as an application example of the FBG sensor is also being developed. FIG. 7 shows an example of a conventional optical fiber sensor system having an FBG laser sensor.
Shown in This optical fiber sensor system includes an excitation light source 2
1, optical circulator 5, wavelength measuring device 7, optical fiber 9, and a plurality of FBG laser sensors LS1, LS2,
...
【0009】FBGレーザセンサLS1,LS2は,一
対のFBG31,32と,これらの間に挿入されたED
F(Er-Doped Fiber:エルビウムドープファイバ)33
から構成されている。FBGレーザセンサは,1.48
μm帯あるいは0.98μm帯等の励起光が入射される
ことによって,FBGの反射波長においてレーザ発振す
るものである。そして,FBGレーザセンサは,FBG
センサと比較して波長分解能および光パワー効率が改善
された新しいひずみ検出用センサとして期待されてい
る。The FBG laser sensors LS1 and LS2 are a pair of FBGs 31 and 32 and an ED inserted between them.
F (Er-Doped Fiber) 33
It is composed of The FBG laser sensor is 1.48
When excitation light in the μm band or the 0.98 μm band is incident, laser oscillation occurs at the reflection wavelength of the FBG. And the FBG laser sensor is
It is expected to be a new strain detection sensor with improved wavelength resolution and optical power efficiency compared to sensors.
【0010】[0010]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら,FBG
センサから構成された従来の光ファイバセンサシステム
によれば,FBGの反射帯域(約0.1nm)によって
波長分解能が制限されていた。SUMMARY OF THE INVENTION However, the FBG
According to the conventional optical fiber sensor system including the sensor, the wavelength resolution is limited by the reflection band (about 0.1 nm) of the FBG.
【0011】図5に示した広帯域光源1を用いる光ファ
イバセンサシステムの場合,その構成が単純であり実装
が容易となるという利点が得られるものの,光パワー効
率がFBGセンサS1,S2,・・・のダイナミックレ
ンジに反比例して低下するため,広帯域光源1から各F
BGセンサS1,S2,S3,・・・までの距離を長く
とる必要がある大規模な被測定体のひずみ計測には不向
きであった。また,光伝送にWDMを用いる場合,全チ
ャネル分のダイナミックレンジが波長計測装置7の分解
能によって制限されてしまうため,大多重化計測の実施
が困難であった。In the case of the optical fiber sensor system using the broadband light source 1 shown in FIG. 5, although the advantages are obtained in that the configuration is simple and the mounting is easy, the optical power efficiency is high for the FBG sensors S1, S2,.・ Because it decreases in inverse proportion to the dynamic range of
.. Are not suitable for large-scale strain measurement of a measured object that requires a long distance to the BG sensors S1, S2, S3,. When WDM is used for optical transmission, the dynamic range for all channels is limited by the resolution of the wavelength measurement device 7, and thus it is difficult to perform large multiplex measurement.
【0012】一方,図6に示したチューナブルレーザ1
1を用いる光ファイバセンサシステムの場合,光の長距
離伝送についてのパフォーマンスは向上する。しかし,
光の伝搬時間を正確に把握する必要がある。また,高精
度な計測を行おうとした場合,レーザ光の波長掃引時間
と測定系の時間分解能に応じてその計測時間が長くなっ
てしまう。On the other hand, the tunable laser 1 shown in FIG.
In the case of the optical fiber sensor system using No. 1, performance for long-distance transmission of light is improved. However,
It is necessary to accurately grasp the propagation time of light. In addition, when performing high-accuracy measurement, the measurement time becomes long according to the wavelength sweep time of the laser beam and the time resolution of the measurement system.
【0013】さらに,図5,図6に示した従来の光ファ
イバセンサシステムに共通する課題として,TDM(Ti
me-Division Multiplexing:時分割多重)の適用が困難
であることが挙げられる。これは,図7に示したFBG
レーザセンサを備えた光ファイバセンサシステムにも該
当するものであり,大規模な光ファイバセンサシステム
の構築を実現するためには,かかる課題を解決する必要
があった。Further, as a problem common to the conventional optical fiber sensor systems shown in FIGS.
It is difficult to apply me-Division Multiplexing (time division multiplexing). This is the FBG shown in FIG.
This also corresponds to an optical fiber sensor system equipped with a laser sensor, and it was necessary to solve such a problem in order to realize a large-scale optical fiber sensor system.
【0014】本発明は,上記のような問題点に鑑みてな
されたものであり,その目的は,高精度計測,大多重化
計測が可能な光ファイバセンサシステムおよびレーザ光
の波長測定方法を提供することにある。The present invention has been made in view of the above problems, and has as its object to provide an optical fiber sensor system capable of high-accuracy measurement and large-scale multiplex measurement, and a method of measuring the wavelength of laser light. Is to do.
【0015】[0015]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に,請求項1に記載の光ファイバセンサシステムが提供
される。この光ファイバセンサシステムは,励起光を伝
送する第1光伝送経路と,第1光伝送経路の複数箇所に
配置された光分岐部と,各光分岐部に接続され,励起光
を受けてひずみ量に応じた波長のレーザ光を発振出力す
る複数のファイバグレーティング型のレーザセンサとを
備えたことを特徴としている。かかる構成によれば,レ
ーザセンサ間におけるレーザ光の多重反射が防止され
る。そして,請求項2に記載のように,各レーザセンサ
から出力されたレーザ光の波長を計測する発振波長検出
部を備えたことによって,誤差の小さいレーザ光の波長
測定が可能となる。In order to solve the above problems, an optical fiber sensor system according to the present invention is provided. The optical fiber sensor system includes a first optical transmission path for transmitting pumping light, optical branching units arranged at a plurality of locations in the first optical transmission path, and connected to each optical branching unit to receive the pumping light and distort the optical fiber. A plurality of fiber grating type laser sensors for oscillating and outputting laser light having a wavelength corresponding to the amount are provided. According to such a configuration, multiple reflection of laser light between laser sensors is prevented. The provision of the oscillation wavelength detector for measuring the wavelength of the laser light output from each laser sensor as described in claim 2 enables the measurement of the wavelength of the laser light having a small error.
【0016】さらに,請求項3に記載のように,各レー
ザセンサに接続され,各レーザセンサから出力されたレ
ーザ光を発振波長検出部に導く第2光伝送経路を備える
ことが好ましい。この第2光伝送経路を備えることによ
って,励起光とレーザ光の伝送経路が完全に分離される
ため,精度の高いレーザ光波長測定が可能となる。ま
た,第1光伝送路と第2光伝送路をそれぞれ,励起光と
レーザ光の波長に応じて選定すれば,励起光とレーザ光
の長距離伝送が可能となる。Further, it is preferable that a second optical transmission path connected to each laser sensor and guiding the laser light output from each laser sensor to the oscillation wavelength detector is provided. By providing the second optical transmission path, the transmission path of the excitation light and the laser light is completely separated, so that the laser light wavelength measurement can be performed with high accuracy. If the first optical transmission line and the second optical transmission line are selected according to the wavelengths of the excitation light and the laser light, respectively, long-distance transmission of the excitation light and the laser light becomes possible.
【0017】請求項4に記載のように,パルス状の励起
光を生成するパルス励起光生成部と,各レーザセンサか
ら出力されたパルスレーザ光を含むレーザ光群を受け,
レーザ光群から各パルスレーザ光を分離するレーザ光分
離部とを備えることによって,励起光およびレーザ光の
TDM伝送が可能となる。According to a fourth aspect of the present invention, a pulsed excitation light generating section for generating a pulsed excitation light and a laser light group including the pulsed laser light output from each laser sensor are received.
By providing a laser beam separation unit for separating each pulse laser beam from the laser beam group, TDM transmission of the excitation light and the laser beam becomes possible.
【0018】また,請求項5に記載の光ファイバセンサ
システムは,各レーザセンサに対してパルス状の励起光
が所定の時間差をもって順次供給されるように,パルス
状の励起光の伝送を遅延させる励起光伝送遅延部を備え
たことを特徴としている。例えば,各分岐部の間隔が短
い場合であっても,この励起光伝送遅延部を備えること
によって,各レーザセンサへの励起光の到達タイミング
に段階的な差を生じさせることが可能となる。つまり,
各分岐部の間隔が短い場合であっても,TDM伝送の実
施が可能となる。In the optical fiber sensor system according to the present invention, the transmission of the pulsed excitation light is delayed so that the pulsed excitation light is sequentially supplied to each laser sensor with a predetermined time difference. It is characterized by having an excitation light transmission delay unit. For example, even when the interval between the branching portions is short, the provision of the pumping light transmission delay portion makes it possible to cause a stepwise difference in the arrival timing of the pumping light to each laser sensor. That is,
TDM transmission can be performed even when the interval between the branch portions is short.
【0019】請求項6〜12に記載の光ファイバセンサ
システムは,特徴的な発振波長検出部を有する。The optical fiber sensor system according to any one of claims 6 to 12 has a characteristic oscillation wavelength detector.
【0020】請求項6に記載の発振波長検出部は,各レ
ーザセンサから出力されたレーザ光を受ける干渉計と,
干渉計に対して光路差変調を加える変調部と,干渉計に
よってレーザ光から得られる干渉光を電気的な干渉信号
に変換する光/電気変換部と,干渉信号から基本波長成
分を除去する基本波長成分除去部と,基本波長成分が除
去された干渉信号についてフリンジ計測を行うフリンジ
計測部と,フリンジ計測部において得られたフリンジ数
に応じてレーザ光の波長を算出する波長算出部とを有す
ることを特徴としている。かかる構成によれば,精度の
高いレーザ光の波長測定が可能となる。請求項7に記載
のように,フリンジ計測部は,干渉信号を微分する微分
処理部を有することが好ましい。干渉信号と,干渉信号
を微分して得られる微分信号とをフリンジ計測すること
によってレーザ波長計測の分解能を2倍に高めることが
可能となる。また,請求項8に記載のように,干渉信号
の2n成分をフリンジ計測するフリンジ計測部を備える
ことによって,レーザ波長計測の分解能を2n倍に高め
ることが可能となる。An oscillation wavelength detector according to a sixth aspect of the present invention comprises: an interferometer for receiving laser light output from each laser sensor;
A modulator that applies optical path difference modulation to the interferometer, an optical / electrical converter that converts the interference light obtained from the laser beam by the interferometer into an electrical interference signal, and a basic that removes the fundamental wavelength component from the interference signal It has a wavelength component removing unit, a fringe measuring unit that performs fringe measurement on the interference signal from which the fundamental wavelength component has been removed, and a wavelength calculating unit that calculates the wavelength of the laser beam according to the number of fringes obtained by the fringe measuring unit. It is characterized by: According to such a configuration, it is possible to measure the wavelength of the laser beam with high accuracy. It is preferable that the fringe measurement unit has a differentiation processing unit that differentiates the interference signal. By performing fringe measurement on the interference signal and a differential signal obtained by differentiating the interference signal, the resolution of laser wavelength measurement can be doubled. Further, by providing a fringe measurement unit for fringe-measuring the 2n component of the interference signal, the resolution of laser wavelength measurement can be increased to 2n times.
【0021】請求項9に記載の発振波長検出部は,各レ
ーザセンサから出力されたレーザ光を受ける干渉計と,
干渉計に対して光路差変調を加える変調部と,干渉計に
よってレーザ光から得られる干渉光を電気的な干渉信号
に変換する光/電気変換部と,干渉信号から基本波長成
分を除去する基本波長成分除去部と,基本波長成分が除
去された干渉信号についての周波数解析を行う周波数解
析部と,周波数解析部において得られた解析結果からレ
ーザ光の波長を算出する波長算出部とを有することを特
徴としている。そして,請求項10に記載のように,周
波数解析部は,高速フーリエ変換部から構成されること
が好ましい。かかる構成によれば,WDMチャネル分離
とレーザ光の波長検出を同時に行うことが可能となる。An oscillation wavelength detector according to a ninth aspect includes an interferometer that receives laser light output from each laser sensor;
A modulator that applies optical path difference modulation to the interferometer, an optical / electrical converter that converts the interference light obtained from the laser beam by the interferometer into an electrical interference signal, and a basic that removes the fundamental wavelength component from the interference signal A wavelength component removing unit, a frequency analyzing unit that performs frequency analysis on the interference signal from which the fundamental wavelength component has been removed, and a wavelength calculating unit that calculates the wavelength of the laser beam from the analysis result obtained by the frequency analyzing unit. It is characterized by. In addition, it is preferable that the frequency analysis unit includes a fast Fourier transform unit. According to this configuration, WDM channel separation and laser beam wavelength detection can be performed simultaneously.
【0022】請求項11に記載の発振波長検出部は,各
レーザセンサから出力されたレーザ光を受ける干渉計
と,干渉計に対して光路差変調を加える変調部と,干渉
計によってレーザ光から得られる干渉光を電気的な干渉
信号に変換する光/電気変換部と,干渉信号から基本波
長成分を除去する基本波長成分除去部と,基本波長成分
が除去された干渉信号,基本波長成分が除去された干渉
信号の1次微分信号,および基本波長成分が除去された
干渉信号の2次微分信号を用いた演算を実行する演算部
と,演算部において得られた演算結果からレーザ光の波
長を算出する波長算出部とを有することを特徴としてい
る。かかる構成によれば,フリンジ測定の必要がなくな
るため,より誤差の小さい測定結果が得られる。An oscillation wavelength detector according to claim 11 is an interferometer that receives laser light output from each laser sensor, a modulator that applies optical path difference modulation to the interferometer, and the interferometer detects the laser light from the laser light. An optical / electrical converter for converting the obtained interference light into an electrical interference signal, a fundamental wavelength component remover for removing the fundamental wavelength component from the interference signal, and an interference signal and a fundamental wavelength component from which the fundamental wavelength component has been removed. A calculation unit for performing a calculation using the primary differential signal of the removed interference signal and a secondary differential signal of the interference signal from which the fundamental wavelength component has been removed, and the wavelength of the laser beam from the calculation result obtained in the calculation unit And a wavelength calculating unit for calculating the wavelength. According to this configuration, the need for fringe measurement is eliminated, and a measurement result with a smaller error can be obtained.
【0023】請求項12に記載の発振波長検出部は,各
レーザセンサから出力されたレーザ光を受ける干渉計
と,干渉計に対して光路差変調を加える変調部と,干渉
計によってレーザ光から得られる干渉光を電気的な干渉
信号に変換する光/電気変換部と,干渉信号から基本波
長成分を除去する基本波長成分除去部と,基本波長成分
が除去された干渉信号に対してacos演算を実行し,
位相復調を行うacos演算部と,acos演算部にお
いて得られた演算結果からレーザ光の波長を算出する波
長算出部とを有することを特徴としている。かかる構成
によれば,レーザ光の波長計測の分解能がより向上する
ことになる。According to a twelfth aspect of the present invention, an oscillation wavelength detector includes an interferometer that receives laser light output from each laser sensor, a modulator that performs optical path difference modulation on the interferometer, and an interferometer that detects the laser light. An optical / electrical converter for converting the obtained interference light into an electrical interference signal, a fundamental wavelength component remover for removing the fundamental wavelength component from the interference signal, and an acos operation on the interference signal from which the fundamental wavelength component has been removed And execute
It is characterized by having an acos operation unit for performing phase demodulation and a wavelength calculation unit for calculating the wavelength of laser light from the operation result obtained in the acos operation unit. According to this configuration, the resolution of the wavelength measurement of the laser light is further improved.
【0024】請求項13〜16によれば,ファイバグレ
ーティング型のレーザセンサから出力されるレーザ光の
波長測定方法が提供される。According to the thirteenth to sixteenth aspects, there is provided a method for measuring the wavelength of laser light output from a fiber grating type laser sensor.
【0025】請求項13に記載のレーザ光の測定方法
は,光路差変調が加えられた干渉計によってレーザ光か
ら干渉光を生成する干渉光生成工程と,干渉光を電気的
な干渉信号に変換する光/電気変換工程と,干渉信号か
ら基本波長成分を除去する基本波長成分除去工程と,基
本波長成分が除去された干渉信号についてフリンジ計測
を行うフリンジ計測工程と,フリンジ計測工程において
得られたフリンジ数に応じてレーザ光の波長を算出する
波長算出工程とを含むことを特徴としている。この測定
方法によれば,精度の高いレーザ光の波長測定が可能と
なる。According to a thirteenth aspect of the present invention, there is provided a method for measuring a laser beam, comprising the steps of: generating an interference beam from the laser beam using an interferometer to which optical path difference modulation is applied; and converting the interference beam into an electrical interference signal. Optical / electrical conversion step, a fundamental wavelength component removing step of removing the fundamental wavelength component from the interference signal, a fringe measuring step of performing fringe measurement on the interference signal from which the fundamental wavelength component has been removed, and a fringe measuring step. A wavelength calculating step of calculating the wavelength of the laser beam according to the number of fringes. According to this measuring method, the wavelength of the laser beam can be measured with high accuracy.
【0026】請求項14に記載のレーザ光の波長測定方
法は,光路差変調が加えられた干渉計によってレーザ光
から干渉光を生成する干渉光生成工程と,干渉光を電気
的な干渉信号に変換する光/電気変換工程と,干渉信号
から基本波長成分を除去する基本波長成分除去工程と,
基本波長成分が除去された干渉信号についての周波数解
析を行う周波数解析工程と,周波数解析工程において得
られた解析結果からレーザ光の波長を算出する波長算出
工程とを含むことを特徴としている。この測定方法によ
れば,WDMチャネル分離とレーザ光の波長検出を同時
に行うことが可能となる。According to a fourteenth aspect of the present invention, there is provided a method for measuring a wavelength of a laser beam, comprising the steps of: generating an interference beam from the laser beam using an interferometer to which optical path difference modulation is applied; An optical / electrical conversion step of converting, a fundamental wavelength component removing step of removing the fundamental wavelength component from the interference signal,
It is characterized by including a frequency analysis step of performing a frequency analysis on the interference signal from which the fundamental wavelength component has been removed, and a wavelength calculation step of calculating the wavelength of the laser beam from the analysis result obtained in the frequency analysis step. According to this measurement method, WDM channel separation and laser beam wavelength detection can be performed simultaneously.
【0027】請求項15に記載のレーザ光の波長測定方
法は,光路差変調が加えられた干渉計によってレーザ光
から干渉光を生成する干渉光生成工程と,干渉光を電気
的な干渉信号に変換する光/電気変換工程と,干渉信号
から基本波長成分を除去する基本波長成分除去工程と,
基本波長成分が除去された干渉信号,基本波長成分が除
去された干渉信号の1次微分信号,および基本波長成分
が除去された干渉信号の2次微分信号を用いた演算を実
行する演算工程と,演算工程において得られた演算結果
からレーザ光の波長を算出する波長算出工程とを含むこ
とを特徴としている。この測定方法によれば,フリンジ
測定の必要がなくなるため,より誤差の小さい測定結果
が得られる。According to a fifteenth aspect of the present invention, there is provided a method for measuring the wavelength of a laser beam, comprising the steps of: generating an interference beam from the laser beam using an interferometer to which optical path difference modulation is applied; An optical / electrical conversion step of converting, a fundamental wavelength component removing step of removing the fundamental wavelength component from the interference signal,
An operation step of executing an operation using an interference signal from which the fundamental wavelength component has been removed, a first derivative signal of the interference signal from which the fundamental wavelength component has been removed, and a second derivative signal of the interference signal from which the fundamental wavelength component has been removed; And a wavelength calculating step of calculating the wavelength of the laser beam from the calculation result obtained in the calculating step. According to this measuring method, the need for fringe measurement is eliminated, and a measurement result with a smaller error can be obtained.
【0028】請求項16に記載のレーザ光の波長測定方
法は,光路差変調が加えられた干渉計によってレーザ光
から干渉光を生成する干渉光生成工程と,干渉光を電気
的な干渉信号に変換する光/電気変換工程と,干渉信号
から基本波長成分を除去する基本波長成分除去工程と,
基本波長成分が除去された干渉信号に対してacos演
算を実行し,位相復調を行うacos演算工程と,ac
os演算工程において得られた演算結果からレーザ光の
波長を算出する波長算出工程とを含むことを特徴として
いる。この測定方法によれば,レーザ光の波長計測の分
解能がより向上することになる。According to another aspect of the present invention, there is provided a method for measuring the wavelength of a laser beam, comprising the steps of: generating an interference beam from the laser beam using an interferometer to which optical path difference modulation is applied; An optical / electrical conversion step of converting, a fundamental wavelength component removing step of removing the fundamental wavelength component from the interference signal,
An acos operation for performing an acos operation on the interference signal from which the fundamental wavelength component has been removed and performing phase demodulation;
a wavelength calculating step of calculating the wavelength of the laser beam from the calculation result obtained in the os calculating step. According to this measuring method, the resolution of the wavelength measurement of the laser beam is further improved.
【0029】[0029]
【発明の実施の形態】以下に添付図面を参照しながら,
本発明にかかる光ファイバセンサシステムおよびレーザ
光の波長測定方法の好適な実施の形態について詳細に説
明する。なお,以下の説明および添付された図面におい
て,略同一の機能および構成を有する構成要素について
は,同一符号を付することによって重複説明を省略す
る。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG.
Preferred embodiments of an optical fiber sensor system and a laser beam wavelength measuring method according to the present invention will be described in detail. In the following description and the accompanying drawings, components having substantially the same functions and configurations are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
【0030】[第1の実施の形態]本発明の第1の実施
の形態にかかる光ファイバセンサシステム101を図1
に示す。この光ファイバセンサシステム101は,励起
光源111,光サーキュレータ115,波長計測装置1
17,光ファイバ119,複数の光カプラC1,C2,
・・・,および複数のFBGレーザセンサLS101,
LS102,・・・から構成されている。[First Embodiment] FIG. 1 shows an optical fiber sensor system 101 according to a first embodiment of the present invention.
Shown in The optical fiber sensor system 101 includes an excitation light source 111, an optical circulator 115, and a wavelength measurement device 1.
17, an optical fiber 119, a plurality of optical couplers C1, C2,
, And a plurality of FBG laser sensors LS101,
LS102,...
【0031】各FBGレーザセンサLS101,LS1
02,・・・は,光ファイバ119に対して,光カプラ
C1,C2,・・・によって分岐接続されている。そし
て,各FBGレーザセンサLS101,LS102,・
・・は,相互に並列の関係にある。Each of the FBG laser sensors LS101, LS1
Are branched and connected to the optical fiber 119 by optical couplers C1, C2,. Each of the FBG laser sensors LS101, LS102,.
... are in a parallel relationship with each other.
【0032】励起光源111は,1.48μm帯の励起
光を出力する。この励起光は,光カプラC1,C2,・
・・を介して各チャネル,すなわち各FBGレーザセン
サLS101,LS102,・・・へと導かれる。励起
光は伝送路(光ファイバ119)における伝送損失を考
慮して選択される。例えば,1.3μmのシングルモー
ドファイバを伝送路として用いる場合,励起光として,
0.98μm帯ではなく1.48μm帯を選択すること
が好ましい。The excitation light source 111 outputs excitation light in the 1.48 μm band. This excitation light is transmitted to optical couplers C1, C2,.
Are guided to each channel, that is, to each FBG laser sensor LS101, LS102,. The pump light is selected in consideration of the transmission loss in the transmission line (optical fiber 119). For example, when a 1.3 μm single mode fiber is used as a transmission line,
It is preferable to select the 1.48 μm band instead of the 0.98 μm band.
【0033】各FBGレーザセンサLS101,LS1
02,・・・は,FBG121,EDF123,および
ミラー125から構成されている。また,各FBGレー
ザセンサLS101,LS102,・・・は,外部信号
に比例したひずみ量がFBG121に加わるようなセン
シング機構を有する。なお,ここでいう外部信号とは,
各レーザセンサLS101,LS102,・・・に対し
て被測定体から与えられる物理量(被測定体のひずみ,
または,被測定体の温度等)を示すものである。Each FBG laser sensor LS101, LS1
.. Are composed of an FBG 121, an EDF 123, and a mirror 125. Each of the FBG laser sensors LS101, LS102,... Has a sensing mechanism in which a distortion amount proportional to an external signal is applied to the FBG121. Note that the external signal referred to here is
Each of the laser sensors LS101, LS102,... Is provided with a physical quantity (strain of the measured object,
Or the temperature of the measured object).
【0034】各FBGレーザセンサLS101,LS1
02,・・・は,励起光が入射されることによって,F
BG121の反射波長においてレーザ発振する。Each FBG laser sensor LS101, LS1
02,... Indicate that F
Laser oscillation occurs at the reflection wavelength of BG121.
【0035】波長計測装置117は,各FBGレーザセ
ンサLS101,LS102,・・・から出力されたレ
ーザ光を光サーキュレータ115を経由して受け,その
波長を計測する。この計測結果から外部信号が検出され
る。The wavelength measuring device 117 receives the laser beam output from each of the FBG laser sensors LS101, LS102,... Via the optical circulator 115 and measures the wavelength. An external signal is detected from the measurement result.
【0036】なお,第1の実施の形態にかかる光ファイ
バセンサシステム101には,WDM信号の分離に必要
とされる一般的な波長分離手段(波長フィルタ等)が,
光サーキュレータ115と波長計測装置117との間に
組み込まれている(図示せず)。In the optical fiber sensor system 101 according to the first embodiment, general wavelength separation means (wavelength filters and the like) required for separating WDM signals are provided.
It is incorporated between the optical circulator 115 and the wavelength measuring device 117 (not shown).
【0037】以上のように構成された第1の実施の形態
にかかる光ファイバセンサシステム101の動作につい
て説明する。The operation of the optical fiber sensor system 101 according to the first embodiment configured as described above will be described.
【0038】各FBGレーザセンサLS101,LS1
02,・・・に属するFBG121が外部信号によって
δεのひずみ量を受けると,励起光に式1で与えられる
波長シフトが生じる。Each FBG laser sensor LS101, LS1
When the FBG 121 belonging to 02,... Receives a distortion amount of δε by an external signal, a wavelength shift given by Expression 1 occurs in the pump light.
【0039】[0039]
【数1】 (Equation 1)
【0040】ここで,λは基本反射波長,δλは反射波
長のシフト量を表す。例えば,1.55μm帯の励起光
を用いた場合,実用上の限界値である1%のひずみがF
BG121に与えられると,励起光に約12nmの波長
シフトが生じる。Here, λ represents the basic reflection wavelength, and δλ represents the shift amount of the reflection wavelength. For example, when the pumping light in the 1.55 μm band is used, the strain of 1% which is a practical limit value is F
When applied to the BG 121, a wavelength shift of about 12 nm occurs in the excitation light.
【0041】FBG121とミラー125の間のEDF
123に対して励起光を送り,EDF123が有する発
振条件(Erドープ密度,励起光パワー,共振器長,F
BG121の反射率,ミラー125の反射率等)が満た
されると,このFBG121の反射波長においてレーザ
発振が生じる。EDF between FBG 121 and mirror 125
The pumping light is sent to the EDF 123 and the oscillation conditions (Er doping density, pumping light power, resonator length, F
When the reflectance of the BG 121, the reflectance of the mirror 125, and the like are satisfied, laser oscillation occurs at the reflection wavelength of the FBG 121.
【0042】波長計測装置117は,光サーキュレータ
115を介して得られた発振波長スペクトルから各FB
GレーザセンサLS101,LS102,・・・におけ
る発振波長を計測する。そして,この計測結果から測定
物理量が得られる。The wavelength measuring device 117 calculates each FB from the oscillation wavelength spectrum obtained through the optical circulator 115.
The oscillation wavelength in each of the G laser sensors LS101, LS102,... Is measured. Then, a measured physical quantity is obtained from the measurement result.
【0043】以上のように,第1の実施の形態にかかる
光ファイバセンサシステム101によれば,各FBGレ
ーザセンサLS101,LS102,・・・は,光カプ
ラC1,C2,・・・によって光ファイバ119から分
岐されており,相互に独立している。したがって,各F
BGレーザセンサLS101,LS102,・・・の間
における多重反射光の発生が抑制され,S/N比が向上
する。As described above, according to the optical fiber sensor system 101 according to the first embodiment, each of the FBG laser sensors LS101, LS102,. 119 and are independent of each other. Therefore, each F
The generation of multiple reflected light between the BG laser sensors LS101, LS102,... Is suppressed, and the S / N ratio is improved.
【0044】さらに,第1の実施の形態にかかる光ファ
イバセンサシステム101によれば,同一波長でレーザ
発振する複数のFBGレーザセンサを配置することが可
能となる。したがって,後述の第3の実施の形態のよう
にTDMシステムの構築も容易となる。Further, according to the optical fiber sensor system 101 according to the first embodiment, it is possible to arrange a plurality of FBG laser sensors that oscillate at the same wavelength. Therefore, it is easy to construct a TDM system as in the third embodiment described later.
【0045】[第2の実施の形態]本発明の第2の実施
の形態にかかる光ファイバセンサシステム201を図2
に示す。この光ファイバセンサシステム201は,励起
光源211,波長計測装置117,励起光伝送用の光フ
ァイバ119,発振光伝送用の光ファイバ219,複数
の光カプラC1,C2,・・・,C11,C12,・・
・,および複数のFBGレーザセンサLS201,LS
202,・・・から構成されている。[Second Embodiment] FIG. 2 shows an optical fiber sensor system 201 according to a second embodiment of the present invention.
Shown in The optical fiber sensor system 201 includes an excitation light source 211, a wavelength measurement device 117, an optical fiber 119 for transmitting excitation light, an optical fiber 219 for transmitting oscillation light, and a plurality of optical couplers C1, C2,..., C11, C12. , ...
.. and a plurality of FBG laser sensors LS201, LS
.., 202.
【0046】各FBGレーザセンサLS201,LS2
02,・・・は,光カプラC1,C2,・・・によって
光ファイバ119に接続され,光カプラC11,C1
2,・・によって光ファイバ219に接続されている。
そして,各FBGレーザセンサLS201,LS20
2,・・・は,相互に並列の関係にある。すなわち,F
BGレーザセンサLS201,LS202,・・・は,
光ファイバ119と光ファイバ219と共にラダー形状
を成している。Each FBG laser sensor LS201, LS2
.. Are connected to the optical fiber 119 by optical couplers C1, C2,.
Are connected to the optical fiber 219 by 2,.
Then, each FBG laser sensor LS201, LS20
Are in a mutually parallel relationship. That is, F
The BG laser sensors LS201, LS202,.
The optical fiber 119 and the optical fiber 219 form a ladder shape.
【0047】各FBGレーザセンサLS201,LS2
02,・・・は,一対のFBG221,222と,これ
らの間に挿入されたEr−Yb(エルビウム−イッテル
ビウム)ドープファイバ223から構成されている。F
BG221,222は,共に外部信号に比例したひずみ
量を受ける狭帯域FBGであってもよいし,一方が狭帯
域FBG,他方が固定の広帯域FBGであってもよい。
ここで,狭帯域FBGとは狭帯域でひずみを受けるFB
Gであり,固定の広帯域FBGとは広帯域でひずみを受
けないFBGである。そして,後者はハーフミラーとし
て機能する。Each FBG laser sensor LS201, LS2
02,... Are composed of a pair of FBGs 221 and 222 and an Er-Yb (erbium-ytterbium) -doped fiber 223 inserted between them. F
Each of the BGs 221 and 222 may be a narrow band FBG that receives a distortion amount proportional to an external signal, or one may be a narrow band FBG and the other may be a fixed wide band FBG.
Here, the narrow band FBG is an FB that receives distortion in a narrow band.
G, and the fixed broadband FBG is an FBG that is not distorted in a wide band. And the latter functions as a half mirror.
【0048】励起光源211は,1μm帯の励起光を出
力する。The excitation light source 211 outputs excitation light in the 1 μm band.
【0049】励起光伝送用の光ファイバ119は1μm
帯伝送ファイバであり,発振光伝送用の光ファイバ21
9は1.55μm帯伝送ファイバである。The optical fiber 119 for transmitting the pump light is 1 μm
Optical fiber 21 for transmission of oscillation light
Reference numeral 9 denotes a 1.55 μm band transmission fiber.
【0050】以上のように構成された第2の実施の形態
にかかる光ファイバセンサシステム201の動作を説明
する。The operation of the optical fiber sensor system 201 according to the second embodiment configured as described above will be described.
【0051】まず,励起光源211がEr−Ybドープ
ファイバ223に適した1μm帯の励起光を出力する。First, the pumping light source 211 outputs 1 μm band pumping light suitable for the Er-Yb doped fiber 223.
【0052】FBGレーザセンサLS201,202,
・・・は,励起光が入射されることによって,FBG2
21,222の反射波長においてレーザ発振する。ここ
で,外部信号に比例したひずみ量が各FBGレーザセン
サLS201,202,・・・に属するFBG221,
222に加わると,レーザ光に波長シフトが生じる。The FBG laser sensors LS201, LS202,
.. Indicate that the FBG2
Laser oscillation occurs at the reflection wavelengths 21 and 222. Here, the amount of distortion proportional to the external signal is applied to each of the FBG laser sensors LS201, 202,.
When it is added to 222, a wavelength shift occurs in the laser light.
【0053】発振した各レーザセンサLS201,20
2,・・・から出力されたレーザ光は,センサ信号伝送
用の光ファイバ219を経由して波長計測装置117に
達する。波長計測装置117は,発振波長スペクトルか
ら各FBGレーザセンサLS201,LS202,・・
・における発振波長を計測する。そして,この計測結果
から測定物理量が得られる。Each of the oscillated laser sensors LS201, LS20
The laser light output from 2,... Reaches the wavelength measuring device 117 via the optical fiber 219 for transmitting the sensor signal. The wavelength measuring device 117 calculates each of the FBG laser sensors LS201, LS202,.
Measure the oscillation wavelength at. Then, a measured physical quantity is obtained from the measurement result.
【0054】以上のように,第2の実施の形態にかかる
光ファイバセンサシステム201によれば,第1の実施
の形態にかかる光ファイバセンサシステム101と同様
に,多重反射光の発生が抑制され,S/N比の向上が実
現する。As described above, according to the optical fiber sensor system 201 according to the second embodiment, as in the optical fiber sensor system 101 according to the first embodiment, generation of multiple reflected light is suppressed. , S / N ratio is improved.
【0055】また,励起光伝送用の光ファイバ119と
発振光伝送用の光ファイバ219が備えられているた
め,励起光および発振光の伝送損失が小さくなり,規模
が一層拡張された多点計測が可能となる。Further, since the optical fiber 119 for transmitting the pumping light and the optical fiber 219 for transmitting the oscillating light are provided, the transmission loss of the pumping light and the oscillating light is reduced, and the scale of the multi-point measurement is further expanded. Becomes possible.
【0056】さらに,第2の実施の形態にかかる光ファ
イバセンサシステム201において,各FBGレーザセ
ンサLS201,LS202,・・・を構成する共振器
には,Er−Ybドープファイバ223が採用されてい
るため,各共振器のゲインが大きくなる。このため,各
FBGレーザセンサLS201,LS202,・・・の
発振パワーが増大し,シングルモード発振も容易とな
る。Further, in the optical fiber sensor system 201 according to the second embodiment, an Er-Yb-doped fiber 223 is employed as a resonator constituting each of the FBG laser sensors LS201, LS202,. Therefore, the gain of each resonator increases. For this reason, the oscillation power of each of the FBG laser sensors LS201, LS202,... Increases, and single-mode oscillation becomes easy.
【0057】[第3の実施の形態]本発明の第3の実施
の形態にかかる光ファイバセンサシステム301を図3
に示す。この光ファイバセンサシステム301は,励起
光源311,光サーキュレータ115,波長計測装置1
17,光スイッチ(パルス励起光生成部)313,時分
割分離装置315,複数の遅延光ファイバ319−1,
319−2,・・・,複数の光カプラC1,C2,・・
・,および複数のFBGレーザセンサLS301,LS
302,・・・から構成されている。[Third Embodiment] An optical fiber sensor system 301 according to a third embodiment of the present invention is shown in FIG.
Shown in The optical fiber sensor system 301 includes an excitation light source 311, an optical circulator 115, and a wavelength measurement device 1.
17, an optical switch (pulse pumping light generator) 313, a time division demultiplexer 315, a plurality of delay optical fibers 319-1,
319-2,..., A plurality of optical couplers C1, C2,.
.. and a plurality of FBG laser sensors LS301, LS
., 302.
【0058】各FBGレーザセンサLS301,LS3
02,・・・は,光カプラC1,C2,・・・によって
遅延光ファイバ319−1,319−2,・・・に接続
されている。そして,FBGレーザセンサLS301,
LS302,・・・は,相互に並列の関係にある。Each of the FBG laser sensors LS301, LS3
Are connected to the delay optical fibers 319-1, 319-2,... By optical couplers C1, C2,. Then, the FBG laser sensor LS301,
LS302,... Are in a mutually parallel relationship.
【0059】遅延光ファイバ319−1,319−2,
・・・は,伝送する光を遅延させる機能を有するもので
あり,光ファイバセンサシステム301では,光カプラ
C1,C2,・・・間の光伝送が所定の時間遅延する。The delay optical fibers 319-1, 319-2,
Have a function of delaying the light to be transmitted. In the optical fiber sensor system 301, the optical transmission between the optical couplers C1, C2,.
【0060】光スイッチ313は,トリガ信号317が
入力されることによってスイッチング動作を行う。励起
光源311から発せられた光は,光スイッチ313にお
いて所定のパルス幅,周波数を有するパルス光に変換さ
れる。このパルス光は,各FBGレーザセンサLS30
1,LS302,・・・に順次入力される。The optical switch 313 performs a switching operation when a trigger signal 317 is input. The light emitted from the excitation light source 311 is converted by the optical switch 313 into pulse light having a predetermined pulse width and frequency. This pulse light is applied to each FBG laser sensor LS30
, LS302,... Are sequentially input.
【0061】励起光としてパルス光が入力された各FB
GレーザセンサLS301,LS302,・・・はパル
ス発振する。光スイッチ313から出力されたパルス光
は,遅延光ファイバ319−1,319−2,・・・を
経由することによって,各FBGレーザセンサLS30
1,LS302,・・・に対して所定の時間差をもって
順次入力される。したがって,各FBGレーザセンサL
S301,LS302,・・・から出力される発振光は
パルス列を成す。Each FB to which pulsed light is input as excitation light
The G laser sensors LS301, LS302,... Perform pulse oscillation. The pulse light output from the optical switch 313 passes through each of the delay optical fibers 319-1, 319-2,.
, LS302,... Are sequentially input with a predetermined time difference. Therefore, each FBG laser sensor L
The oscillation light output from S301, LS302,... Forms a pulse train.
【0062】発振光は,光サーキュレータ115を経由
して時分割分離装置315に導かれる。時分割分離装置
315は,トリガ信号317に同期して,パルス列から
成る発振光を時分割分離する。時分割分離された発振光
は,波長計測装置117によってその波長が計測され
る。そして,この計測結果から測定物理量が得られる。The oscillated light is guided to the time division demultiplexer 315 via the optical circulator 115. The time-division separation device 315 time-division-divides the oscillation light composed of the pulse train in synchronization with the trigger signal 317. The wavelength of the oscillation light that has been time-division separated is measured by the wavelength measurement device 117. Then, a measured physical quantity is obtained from the measurement result.
【0063】以上のように,第3の実施の形態にかかる
光ファイバセンサシステム301によれば,第1,2の
実施の形態にかかる光ファイバセンサシステム101,
201と同様の効果が得られるとともに,励起光および
発振光のTDM伝送が実現する。As described above, according to the optical fiber sensor system 301 according to the third embodiment, the optical fiber sensor system 101 according to the first and second embodiments,
The same effect as 201 is obtained, and TDM transmission of pump light and oscillation light is realized.
【0064】なお,第3の実施の形態にかかる光ファイ
バセンサシステム301において,FBGレーザセンサ
LS301,LS302,・・・の配置は,第1の実施
の形態にかかる光ファイバセンサシステム101におけ
るFBGレーザセンサLS101,LS102,・・・
の配置と同様であるが,第2の実施の形態にかかる光フ
ァイバセンサシステム201におけるFBGレーザセン
サLS201,LS202,・・・の配置あるいはその
他の配置を採用することも可能である。The arrangement of the FBG laser sensors LS301, LS302,... In the optical fiber sensor system 301 according to the third embodiment is the same as that of the FBG laser in the optical fiber sensor system 101 according to the first embodiment. The sensors LS101, LS102,.
, Or the other arrangement of the FBG laser sensors LS201, LS202,... In the optical fiber sensor system 201 according to the second embodiment.
【0065】[第4の実施の形態]本発明の第4の実施
の形態にかかる光ファイバセンサシステム401を図4
に示す。この光ファイバセンサシステム401は,第1
の実施の形態にかかる光ファイバセンサシステム101
に対して,発振波長検出部としての波長計測装置117
が,受信用干渉計411,光/電気変換器413,アナ
ログ/ディジタル変換器415,および復調処理装置4
17に置き換えられた構成を有する。[Fourth Embodiment] An optical fiber sensor system 401 according to a fourth embodiment of the present invention is shown in FIG.
Shown in The optical fiber sensor system 401 has the first
Optical sensor system 101 according to the embodiment
, A wavelength measuring device 117 as an oscillation wavelength detecting unit
Are receiving interferometer 411, optical / electrical converter 413, analog / digital converter 415, and demodulation processor 4
17 is replaced with a configuration.
【0066】受信用干渉計411は,FRM(Faraday
Rotator Mirror)419付きのマイケルソン(Michelso
n)干渉計である。この受信用干渉計411によれば,
偏光フェージング(fading)の発生が防止される。受信
用干渉計411のアームには,圧電素子421が取り付
けられており,各FBGレーザセンサ(図示せず)から
出力された発振光に対して,三角波(鋸歯状波を含む)
の光路差変調が加えられる。The reception interferometer 411 is a FRM (Faraday
Michelson with Rotator Mirror (419)
n) Interferometer. According to the receiving interferometer 411,
The occurrence of polarization fading is prevented. A piezoelectric element 421 is attached to the arm of the receiving interferometer 411, and a triangular wave (including a sawtooth wave) is generated for the oscillation light output from each FBG laser sensor (not shown).
Is applied.
【0067】受信用干渉計411によって得られた干渉
信号は,光/電気変換器413によって電気信号に変換
され,さらにアナログ/ディジタル変換器415によっ
てディジタル変換され,復調処理装置(汎用コンピュー
タ)417に取り込まれる。ここで,受信用干渉計41
1によって得られた干渉信号は,基本波長に対する干渉
信号と掛け合わされて基本波長成分が除去される。そし
て,復調処理装置417は,受信用干渉計411の光路
差変調の周期においてフリンジ計測を行い,得られたフ
リンジ数から各FBGレーザセンサの発振光波長を算出
する。The interference signal obtained by the receiving interferometer 411 is converted into an electric signal by the optical / electrical converter 413, further converted into a digital signal by the analog / digital converter 415, and sent to the demodulation processing device (general-purpose computer) 417. It is captured. Here, the receiving interferometer 41
1 is multiplied by the interference signal for the fundamental wavelength to remove the fundamental wavelength component. Then, the demodulation processing device 417 performs fringe measurement in the optical path difference modulation cycle of the reception interferometer 411, and calculates the oscillation light wavelength of each FBG laser sensor from the obtained fringe number.
【0068】次に,第4の実施の形態にかかる光ファイ
バセンサシステム401の動作,特に発振波長検出部の
動作について詳細に説明する。Next, the operation of the optical fiber sensor system 401 according to the fourth embodiment, in particular, the operation of the oscillation wavelength detector will be described in detail.
【0069】受信用干渉計411の光路差には,圧電素
子421によって三角波変調が加えられる。光路差は,
受信用干渉計411の2つのアームの長さ(光路)の差
に相当する。一方のアームの長さを圧電素子421によ
って変化させ,他方のアームの長さを固定することによ
って光路差に変調が加えられる。これをプッシュ−ゼロ
(push-zero)動作という。この他,2つのアームそれ
ぞれに対して逆相の変調を加えるプッシュ−プル(push
-pull)動作によっても光路差に変調が加えられる。こ
の場合,プッシュ−ゼロ動作に比べて2倍の変調が光路
差に加えられることになる。A triangular wave modulation is applied to the optical path difference of the receiving interferometer 411 by the piezoelectric element 421. The optical path difference is
This corresponds to the difference between the lengths (optical paths) of the two arms of the receiving interferometer 411. The length of one arm is changed by the piezoelectric element 421 and the length of the other arm is fixed, thereby modulating the optical path difference. This is called a push-zero operation. In addition, push-pull (push-pull) that applies opposite-phase modulation to each of the two arms
-pull) operation also modulates the optical path difference. In this case, twice the modulation is added to the optical path difference compared to the push-zero operation.
【0070】発振波長λ0+λFBGの光がFBGレー
ザセンサから出力され受信用干渉計411に入射された
とき,受信用干渉計411によって得られる干渉信号
は,式2のように表される。When the light of the oscillation wavelength λ 0 + λ FBG is output from the FBG laser sensor and made incident on the receiving interferometer 411, the interference signal obtained by the receiving interferometer 411 is expressed by the following equation (2).
【0071】[0071]
【数2】 (Equation 2)
【0072】ここで,A,Bは入射光量に依存する定
数,nはファイバコアの実効屈折率(約1.468),
dΔはアナログ/ディジタル変換器415のサンプリン
グ周期における光路差変調量,tはアナログ/ディジタ
ル変換器415のサンプリング時間,ψは初期位相を表
している。また,ω0,ωλはそれぞれ基本波長に対す
る角振動数,波長シフト量に対する角振動数を表してい
る。Here, A and B are constants depending on the amount of incident light, n is the effective refractive index of the fiber core (about 1.468),
dΔ is the optical path difference modulation amount in the sampling cycle of the analog / digital converter 415, t is the sampling time of the analog / digital converter 415, and ψ is the initial phase. Ω 0 and ω λ represent the angular frequency with respect to the fundamental wavelength and the angular frequency with respect to the wavelength shift amount, respectively.
【0073】FBGレーザセンサの発振光は,λ0〜
1.55μm,λFBG<12nmの成分を含む。この
ため,ωλ<0.01×ω0が成り立つ。FBGレーザ
センサの発振光から得られる干渉信号を精度よく測定す
るためには,基本波長1.55μmの信号を除去する必
要がある。このため,基本周波数から得られる干渉信号
を予め用意し,式3に示すように,両者を掛け合わせる
ことによってω0成分を取り除く。これによって,十分
なダイナミックレンジが確保される。なお,式3におい
て,便宜上,DC項を省略し,ωλの符号を反転させて
いる。The oscillation light of the FBG laser sensor is λ 0 to
Includes components of 1.55 μm, λ FBG <12 nm. Therefore, ω λ <0.01 × ω 0 holds. In order to accurately measure an interference signal obtained from the oscillation light of the FBG laser sensor, it is necessary to remove a signal having a fundamental wavelength of 1.55 μm. Therefore, an interference signal obtained from the fundamental frequency is prepared in advance, and the ω 0 component is removed by multiplying the two as shown in Expression 3. This ensures a sufficient dynamic range. Note that in Equation 3, for convenience, omitting the DC term, by reversing the sign of omega lambda.
【0074】[0074]
【数3】 (Equation 3)
【0075】ここで,IS,IRはそれぞれFBGレー
ザセンサの発振光から得られる干渉信号および予め用意
されているリファレンス用の干渉信号を表している。ψ
S,ψRはこれらの初期位相であり,ψ+=ψS+
ψR,ψ−=ψS−ψRである。式3の3行目の右辺第
2項は,適当なローパスフィルタによって取り除かれ,
4行目の式が得られる。Here, I S and I R represent an interference signal obtained from the oscillation light of the FBG laser sensor and a reference interference signal prepared in advance, respectively. ψ
S and ψ R are these initial phases, and ψ + = S S +
ψ R, ψ - a = ψ S -ψ R. The second term on the right-hand side of the third row of Equation 3 is removed by an appropriate low-pass filter,
The formula on the fourth line is obtained.
【0076】IRに代えて,リファレンスセンサ(外部
の温度変化分だけ出力光の波長がシフトするセンサ)の
出力光から得られる干渉信号IR’を用いてもよい。こ
れによって,式4に示すように,FBGレーザセンサに
加わる僅かな温度変化による誤差を補償することも可能
となる。なお,式4においても式3と同様に,便宜上D
C項を省略し,ωλの符号を反転させている。Instead of I R , an interference signal I R ′ obtained from the output light of a reference sensor (a sensor in which the wavelength of the output light shifts by an external temperature change) may be used. This makes it possible to compensate for an error due to a slight change in temperature applied to the FBG laser sensor as shown in Expression 4. Note that, in Equation 4, similarly to Equation 3, D
The C term is omitted, and the sign of ω λ is inverted.
【0077】[0077]
【数4】 (Equation 4)
【0078】ここで,IS’,IR’はそれぞれFBG
レーザセンサの発振光から得られる干渉信号およびリフ
ァレンス用(温度補償用)FBGレーザセンサの発振光
から得られる干渉信号を表している。ωλ,ωTはそれ
ぞれ測定物理量による波長シフト量,温度変化による波
長シフト量を表している。Here, I S ′ and I R ′ are FBGs, respectively.
4 shows an interference signal obtained from the oscillation light of the laser sensor and an interference signal obtained from the oscillation light of the reference (temperature compensation) FBG laser sensor. ω λ and ω T represent a wavelength shift amount due to a measured physical quantity and a wavelength shift amount due to a temperature change, respectively.
【0079】式3あるいは式4を用いて,光路差変調周
期におけるフリンジ数から発振波長λFBGを算出す
る。三角波による光路差変調1周期をt0として,この
1周期において干渉信号のセンタークロス点をカウント
し,式5に基づいて発振波長λ FBGを算出する。な
お,式5において,光路差変調1周期におけるフリンジ
数はmで表されている。Using the equation (3) or (4), the optical path difference modulation
Oscillation wavelength λ from the number of fringes in the periodFBGCalculate
You. One cycle of the optical path difference modulation by the triangular wave is t0As this
Counts the center cross point of the interference signal in one cycle
And the oscillation wavelength λ FBGIs calculated. What
In Equation 5, fringe in one cycle of optical path difference modulation
The number is represented by m.
【0080】[0080]
【数5】 (Equation 5)
【0081】以下の補助的な処理を付加することによっ
て,フリンジ計測の分解能はさらに向上する。By adding the following auxiliary processing, the resolution of fringe measurement is further improved.
【0082】(1)干渉信号の微分成分は位相がπ/2
ずれるため,干渉信号とその微分信号(式6)の両方を
フリンジ計測することによって,その計測間隔がπ/2
となる。つまり,最終的に得られる発振波長λFBGの
分解能が2倍に改善される。(1) The differential component of the interference signal has a phase of π / 2.
Therefore, the fringe measurement of both the interference signal and its differential signal (Equation 6) results in a measurement interval of π / 2.
Becomes That is, the resolution of the finally obtained oscillation wavelength λ FBG is doubled.
【0083】[0083]
【数6】 (Equation 6)
【0084】(2)干渉信号の2n成分をフリンジ計測
すると,倍角公式(式7)に基づき,フリンジ計測間隔
がπ/2nとなる。つまり,最終的に得られる発振波長
λFB Gの分解能が2n倍に改善される。(2) When the fringe measurement is performed on the 2 n component of the interference signal, the fringe measurement interval becomes π / 2 n based on the double angle formula (Equation 7). That is, the resolution of the oscillation wavelength lambda FB G finally obtained is improved to 2 n times.
【0085】[0085]
【数7】 (Equation 7)
【0086】以上のように,第4の実施の形態にかかる
光ファイバセンサシステム401によれば,第3の実施
の形態にかかる光ファイバセンサシステム301と同様
に,励起光および発振光のTDM伝送が実現する。As described above, according to the optical fiber sensor system 401 according to the fourth embodiment, similarly to the optical fiber sensor system 301 according to the third embodiment, TDM transmission of pump light and oscillation light is performed. Is realized.
【0087】ここでは,アナログ/ディジタル変換器4
15から復調処理装置417に取り込まれた干渉波のデ
ィジタル処理について,式3〜式7を用いて説明した
が,これに代えて次の3種類の方法を用いてFBGレー
ザセンサの発振波長λFBGを求めることも可能であ
る。Here, the analog / digital converter 4
The digital processing of the interference wave taken into the demodulation processing device 417 from No. 15 has been described using Expressions 3 to 7. Instead, the oscillation wavelength λ FBG of the FBG laser sensor is obtained using the following three methods. Is also possible.
【0088】第1に,式3または式4で表される干渉信
号をFFT(Fast Fourier Transform)を用いて周波数
解析し,そのピーク周波数を検出することによって発振
波長λFBGを求める方法が挙げられる。First, there is a method of obtaining the oscillation wavelength λ FBG by analyzing the frequency of the interference signal represented by the equation 3 or 4 using FFT (Fast Fourier Transform) and detecting the peak frequency. .
【0089】この第1の方法によれば,WDM伝送され
た干渉信号を分波カプラによって分離する必要がなく,
WDM分離は信号復調と同時に実行される。According to the first method, it is not necessary to separate the WDM-transmitted interference signal by the demultiplexing coupler.
WDM separation is performed simultaneously with signal demodulation.
【0090】第2の方法は,式3または式4で表される
干渉信号について,式8に示すよう,1次微分と2次微
分を実行し,微分前の干渉信号を含む3つの成分から発
振波長λFBGを求めようとするものである。In the second method, as shown in Expression 8, the first derivative and second derivative are performed on the interference signal represented by Expression 3 or 4, and three components including the interference signal before differentiation are obtained from the three components. The purpose is to obtain the oscillation wavelength λ FBG .
【0091】[0091]
【数8】 (Equation 8)
【0092】この第2の方法を用いて復調を行った場
合,フリンジ計測が省略されるため,フリンジカウント
ミスに起因する誤差が発振波長λFBGに含まれること
が防止される。さらに,第2の方法によれば,FFTを
用いてピーク周波数を計測する第1の方法と比較して,
高い分解能で発振波長λFBGを求めることが可能とな
る。When demodulation is performed using the second method, the fringe measurement is omitted, so that an error due to a fringe count error is prevented from being included in the oscillation wavelength λ FBG . Further, according to the second method, compared to the first method of measuring the peak frequency using FFT,
The oscillation wavelength λ FBG can be obtained with high resolution.
【0093】第3の方法は,式3または式4で表される
干渉信号に対して,式9に示すよう,acos(アーク
コサイン)処理を施し,位相2πのつなぎ(アンラッピ
ング)を行うことによって位相変化を計算するものであ
る。アンラッピングとは,例えば,cosφ=1が得ら
れる場合,φの値を判断するために用いられる手法であ
る。つまり,cosφ=1が得られる場合,φの値が0
であるか,または,2πであるかを判断するために,c
osφ=1の直前の値を参照してφの値を判断する。こ
こでは,光路差変調の周期分における総位相変化量から
逆算して発振波長λFBGを求める。The third method is to apply an acos (arc cosine) process to the interference signal represented by Expression 3 or 4 as shown in Expression 9 and to perform a connection (unwrapping) of the phase 2π. Is used to calculate the phase change. Unwrapping is a technique used to determine the value of φ when, for example, cos φ = 1 is obtained. That is, if cos φ = 1 is obtained, the value of φ is 0
Or 2π to determine if
The value of φ is determined with reference to the value immediately before osφ = 1. Here, the oscillation wavelength λ FBG is obtained by performing an inverse calculation from the total phase change amount in the period of the optical path difference modulation.
【0094】[0094]
【数9】 (Equation 9)
【0095】この第3の方法によれば,フリンジ計測を
行う場合に比べて,さらに高い分解能で発振波長λ
FBGを求めることが可能となる。According to the third method, the oscillation wavelength λ can be obtained at a higher resolution than in the case where fringe measurement is performed.
FBG can be obtained.
【0096】ところで,第4の実施の形態にかかる光フ
ァイバセンサシステム401が備える受信用干渉計41
1は,上述の通り,FRM419付きマイケルソン干渉
計であることが好ましいが,その他,通常のミラー付き
マイケルソン干渉計またはマッハツェンダ干渉計に置き
換えることも可能である。ただし,偏光フェージングが
発生しないように,偏光ダイバーシティ方式の採用やリ
タデーションの調整等が必要となる。Incidentally, the receiving interferometer 41 provided in the optical fiber sensor system 401 according to the fourth embodiment.
1 is preferably a Michelson interferometer with an FRM 419 as described above, but may be replaced with a normal Michelson interferometer with a mirror or a Mach-Zehnder interferometer. However, it is necessary to adopt a polarization diversity system, adjust retardation, and the like so that polarization fading does not occur.
【0097】また,第4の実施の形態にかかる光ファイ
バセンサシステム401は,アナログ/ディジタル変換
器415を備え,ここで得られた干渉波形データを復調
処理装置417でディジタル処理するように構成されて
いるが,この機能をアナログ回路によって実現すること
も可能である。The optical fiber sensor system 401 according to the fourth embodiment includes an analog / digital converter 415, and the interference waveform data obtained here is digitally processed by a demodulation processor 417. However, this function can be realized by an analog circuit.
【0098】受信用干渉計411は,圧電素子421に
よる光路差変調を行うものとして説明されているが,圧
電素子421に代えて磁歪材を採用することも可能であ
る。Although the receiving interferometer 411 is described as performing optical path difference modulation by the piezoelectric element 421, a magnetostrictive material may be employed instead of the piezoelectric element 421.
【0099】第4の実施の形態にかかる光ファイバセン
サシステム401は,TDM伝送およびWDM伝送の両
方に対応可能であり,いずれの伝送方式であっても復調
の処理時間が短いという効果が得られる。The optical fiber sensor system 401 according to the fourth embodiment is compatible with both TDM transmission and WDM transmission, and has an effect that the demodulation processing time is short in any transmission method. .
【0100】添付図面を参照しながら本発明の好適な実
施の形態について説明したが,本発明はかかる実施の形
態に限定されない。当業者であれば,特許請求の範囲に
記載された技術的思想の範疇内において各種の変更例ま
たは修正例に想到し得ることは明らかであり,それらに
ついても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解
される。Although the preferred embodiments of the present invention have been described with reference to the accompanying drawings, the present invention is not limited to such embodiments. It is clear that a person skilled in the art can conceive various changes or modifications within the scope of the technical idea described in the claims, and those modifications naturally fall within the technical scope of the present invention. It is understood to belong.
【0101】例えば,第1の実施の形態にかかる光ファ
イバセンサシステム101において,各FBGレーザセ
ンサLS101,LS102,・・・は,ミラー125
を備えているが,これに代えてFBGまたはFRMを採
用することも可能である。For example, in the optical fiber sensor system 101 according to the first embodiment, each of the FBG laser sensors LS101, LS102,.
However, it is also possible to adopt FBG or FRM instead.
【0102】第1の実施の形態にかかる光ファイバセン
サシステム101において,各FBGレーザセンサLS
101,LS102,・・・は,EDF123を備えて
いるが,これに代えて他の希土類ドープファイバを採用
することも可能である。同様に,第2の実施の形態にか
かる光ファイバセンサシステム201において,各FB
GレーザセンサLS201,LS202,・・・は,E
r−Ybドープファイバ223を備えているが,これに
代えて他の希土類ドープファイバを採用することも可能
である。ただし,励起光の帯域を希土類ドープファイバ
に応じて調整する必要がある。In the optical fiber sensor system 101 according to the first embodiment, each FBG laser sensor LS
, 101, LS102,... Are equipped with the EDF 123, but other rare earth doped fibers can be employed instead. Similarly, in the optical fiber sensor system 201 according to the second embodiment, each FB
G laser sensors LS201, LS202,.
Although the r-Yb-doped fiber 223 is provided, another rare-earth-doped fiber may be employed instead. However, it is necessary to adjust the band of the excitation light according to the rare-earth doped fiber.
【0103】第1,2,3の実施の形態にかかる光ファ
イバセンサシステム101,201,301において,
波長計測装置117の前段には,波長フィルタを配置す
ることが好ましい。これによって,発振光におけるS/
N比がさらに改善される。In the optical fiber sensor systems 101, 201 and 301 according to the first, second and third embodiments,
It is preferable to arrange a wavelength filter in a stage preceding the wavelength measuring device 117. As a result, the S /
The N ratio is further improved.
【0104】[0104]
【発明の効果】以上説明したように,本発明にかかる光
ファイバセンサシステムおよびレーザ光の波長測定方法
によれば,高精度計測,大多重化計測が可能となる。ま
た,計測時間も従来に比べて大幅に短縮される。As described above, according to the optical fiber sensor system and the method for measuring the wavelength of laser light according to the present invention, high precision measurement and large multiplex measurement can be performed. Also, the measurement time is greatly reduced as compared with the conventional case.
【図1】本発明の第1の実施の形態にかかる光ファイバ
センサシステムの構成を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of an optical fiber sensor system according to a first embodiment of the present invention.
【図2】本発明の第2の実施の形態にかかる光ファイバ
センサシステムの構成を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration of an optical fiber sensor system according to a second embodiment of the present invention.
【図3】本発明の第3の実施の形態にかかる光ファイバ
センサシステムの構成を示すブロック図である。FIG. 3 is a block diagram illustrating a configuration of an optical fiber sensor system according to a third embodiment of the present invention.
【図4】本発明の第4の実施の形態にかかる光ファイバ
センサシステムの構成を示すブロック図である。FIG. 4 is a block diagram illustrating a configuration of an optical fiber sensor system according to a fourth embodiment of the present invention.
【図5】従来の光ファイバセンサシステム(その1)の
構成を示すブロック図である。FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of a conventional optical fiber sensor system (part 1).
【図6】従来の光ファイバセンサシステム(その2)の
構成を示すブロック図である。FIG. 6 is a block diagram showing a configuration of a conventional optical fiber sensor system (part 2).
【図7】従来の光ファイバセンサシステム(その3)の
構成を示すブロック図である。FIG. 7 is a block diagram showing a configuration of a conventional optical fiber sensor system (part 3).
101:光ファイバセンサシステム 111:励起光源 115:光サーキュレータ 117:波長計測装置 119:光ファイバ 121:FBG 123:EDF 125:ミラー 201:光ファイバセンサシステム 219:光ファイバ 211:励起光源 221,222:FBG 223:Er−Ybドープファイバ 301:光ファイバセンサシステム 311:励起光源 313:光スイッチ 315:時分割分離装置 317:トリガ信号 319−1,319−2:遅延光ファイバ 401:光ファイバセンサシステム 411:受信用干渉計 413:光/電気変換器 415:アナログ/ディジタル変換器 417:復調処理装置 421:圧電素子 423:光路差変調信号 C1,C2:光カプラ C11,C12:光カプラ LS101,LS102:FBGレーザセンサ LS201,LS202:FBGレーザセンサ LS301,LS302:FBGレーザセンサ 101: Optical fiber sensor system 111: Pump light source 115: Optical circulator 117: Wavelength measuring device 119: Optical fiber 121: FBG 123: EDF 125: Mirror 201: Optical fiber sensor system 219: Optical fiber 211: Pump light source 221, 222: FBG 223: Er-Yb doped fiber 301: Optical fiber sensor system 311: Excitation light source 313: Optical switch 315: Time division demultiplexer 317: Trigger signal 319-1, 319-2: Delayed optical fiber 401: Optical fiber sensor system 411 : Receiving interferometer 413: Optical / electrical converter 415: Analog / Digital converter 417: Demodulation processor 421: Piezoelectric element 423: Optical path difference modulation signal C1, C2: Optical coupler C11, C12: Optical coupler LS101, LS102 : FBG laser sensor LS201, LS202: FBG laser sensor LS301, LS302: FBG laser sensor
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2F065 AA65 DD00 DD04 DD06 EE01 FF48 FF51 GG04 GG08 GG22 JJ01 LL00 LL02 LL11 LL22 LL42 NN02 QQ03 QQ13 QQ16 QQ33 2F073 AA22 AB12 BB06 BC04 CC01 CD05 DD02 FF09 GG01 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 2F065 AA65 DD00 DD04 DD06 EE01 FF48 FF51 GG04 GG08 GG22 JJ01 LL00 LL02 LL11 LL22 LL42 NN02 QQ03 QQ13 QQ16 QQ33 2F073 AA22 AB12 BB06 BC04 CC09 CD05 DD02
Claims (16)
記第1光伝送経路の複数箇所に配置された光分岐部と,
前記各光分岐部に接続され,前記励起光を受けてひずみ
量に応じた波長のレーザ光を発振出力する複数のファイ
バグレーティング型のレーザセンサと,を備えたことを
特徴とする,光ファイバセンサシステム。A first optical transmission path for transmitting pumping light; an optical branching unit disposed at a plurality of locations on the first optical transmission path;
A plurality of fiber grating type laser sensors connected to each of said optical branching units and receiving said pumping light and oscillating and outputting laser light having a wavelength corresponding to the amount of distortion. system.
れたレーザ光の波長を計測する発振波長検出部を備えた
ことを特徴とする,請求項1に記載の光ファイバセンサ
システム。2. The optical fiber sensor system according to claim 1, further comprising an oscillation wavelength detector for measuring a wavelength of the laser light output from each of the laser sensors.
れ,前記各レーザセンサから出力されたレーザ光を前記
発振波長検出部に導く第2光伝送経路を備えたことを特
徴とする,請求項2に記載の光ファイバセンサシステ
ム。3. The apparatus according to claim 2, further comprising a second optical transmission path connected to each of said laser sensors and for guiding a laser beam output from each of said laser sensors to said oscillation wavelength detector. 2. The optical fiber sensor system according to claim 1.
るパルス励起光生成部と,前記各レーザセンサから出力
されたパルスレーザ光を含むレーザ光群を受け,前記レ
ーザ光群から前記各パルスレーザ光を分離するレーザ光
分離部と,を備えたことを特徴とする,請求項1,2,
または3に記載の光ファイバセンサシステム。4. A pulse pumping light generator for generating the pulsed pumping light, and a laser beam group including pulsed laser beams output from each of the laser sensors; And a laser beam separating section for separating a laser beam.
Or the optical fiber sensor system according to 3.
パルス状の励起光が所定の時間差をもって順次供給され
るように,前記パルス状の励起光の伝送を遅延させる励
起光伝送遅延部を備えたことを特徴とする,請求項4に
記載の光ファイバセンサシステム。5. An excitation light transmission delay unit for delaying transmission of the pulsed excitation light so that the pulsed excitation light is sequentially supplied to each of the laser sensors with a predetermined time difference. The optical fiber sensor system according to claim 4, wherein:
ンサから出力されたレーザ光を受ける干渉計と,前記干
渉計に対して光路差変調を加える変調部と,前記干渉計
によって前記レーザ光から得られる干渉光を電気的な干
渉信号に変換する光/電気変換部と,前記干渉信号から
基本波長成分を除去する基本波長成分除去部と,基本波
長成分が除去された前記干渉信号についてフリンジ計測
を行うフリンジ計測部と,前記フリンジ計測部において
得られたフリンジ数に応じて前記レーザ光の波長を算出
する波長算出部と,を有することを特徴とする,請求項
2,3,4,または5に記載の光ファイバセンサシステ
ム。6. An interferometer for receiving laser light output from each of the laser sensors, a modulating unit for performing optical path difference modulation on the interferometer, and the laser light by the interferometer. An optical / electrical converter for converting the interference light obtained from the signal into an electrical interference signal, a fundamental wavelength component remover for removing a fundamental wavelength component from the interference signal, and a fringe for the interference signal from which the fundamental wavelength component has been removed. 5. The apparatus according to claim 2, further comprising: a fringe measuring unit that performs measurement; and a wavelength calculating unit that calculates a wavelength of the laser light according to the number of fringes obtained by the fringe measuring unit. Or the optical fiber sensor system according to 5.
微分する微分処理部を有することを特徴とする,請求項
6に記載の光ファイバセンサシステム。7. The optical fiber sensor system according to claim 6, wherein the fringe measurement unit has a differentiation processing unit that differentiates the interference signal.
2n成分をフリンジ計測することを特徴とする,請求項
6に記載の光ファイバセンサシステム。8. The optical fiber sensor system according to claim 6, wherein the fringe measuring unit measures a fringe of a 2n component of the interference signal.
ンサから出力されたレーザ光を受ける干渉計と,前記干
渉計に対して光路差変調を加える変調部と,前記干渉計
によって前記レーザ光から得られる干渉光を電気的な干
渉信号に変換する光/電気変換部と,前記干渉信号から
基本波長成分を除去する基本波長成分除去部と,基本波
長成分が除去された前記干渉信号についての周波数解析
を行う周波数解析部と,前記周波数解析部において得ら
れた解析結果から前記レーザ光の波長を算出する波長算
出部と,を有することを特徴とする,請求項2,3,
4,または5に記載の光ファイバセンサシステム。9. An interferometer for receiving a laser beam output from each of the laser sensors, a modulator for performing optical path difference modulation on the interferometer, and the laser beam by the interferometer. An optical / electrical conversion unit for converting the interference light obtained from the optical signal into an electrical interference signal, a fundamental wavelength component removing unit for removing a fundamental wavelength component from the interference signal, and an interference signal for the interference signal from which the fundamental wavelength component has been removed. 4. The apparatus according to claim 2, further comprising: a frequency analysis unit that performs frequency analysis; and a wavelength calculation unit that calculates a wavelength of the laser light from an analysis result obtained by the frequency analysis unit.
The optical fiber sensor system according to 4, or 5.
換部から構成されることを特徴とする,請求項9に記載
の光ファイバセンサシステム。10. The optical fiber sensor system according to claim 9, wherein said frequency analysis unit comprises a fast Fourier transform unit.
センサから出力されたレーザ光を受ける干渉計と,前記
干渉計に対して光路差変調を加える変調部と,前記干渉
計によって前記レーザ光から得られる干渉光を電気的な
干渉信号に変換する光/電気変換部と,前記干渉信号か
ら基本波長成分を除去する基本波長成分除去部と,基本
波長成分が除去された前記干渉信号,基本波長成分が除
去された前記干渉信号の1次微分信号,および基本波長
成分が除去された前記干渉信号の2次微分信号を用いた
演算を実行する演算部と,前記演算部において得られた
演算結果から前記レーザ光の波長を算出する波長算出部
と,を有することを特徴とする,請求項2,3,4,ま
たは5に記載の光ファイバセンサシステム。11. An interferometer for receiving a laser beam output from each of the laser sensors, a modulating unit for performing optical path difference modulation on the interferometer, and the laser beam by the interferometer. An optical / electrical converter for converting the interference light obtained from the signal into an electrical interference signal, a fundamental wavelength component remover for removing a fundamental wavelength component from the interference signal, A calculation unit for performing a calculation using a first-order differential signal of the interference signal from which the wavelength component has been removed and a second-order differential signal of the interference signal from which the fundamental wavelength component has been removed; and a calculation obtained by the calculation unit 6. The optical fiber sensor system according to claim 2, further comprising: a wavelength calculator for calculating a wavelength of the laser beam from a result.
センサから出力されたレーザ光を受ける干渉計と,前記
干渉計に対して光路差変調を加える変調部と,前記干渉
計によって前記レーザ光から得られる干渉光を電気的な
干渉信号に変換する光/電気変換部と,前記干渉信号か
ら基本波長成分を除去する基本波長成分除去部と,基本
波長成分が除去された前記干渉信号に対してacos演
算を実行し,位相復調を行うacos演算部と,前記a
cos演算部において得られた演算結果から前記レーザ
光の波長を算出する波長算出部と,を有することを特徴
とする,請求項2,3,4,または5に記載の光ファイ
バセンサシステム。12. An interferometer for receiving a laser beam output from each of the laser sensors, a modulator for performing optical path difference modulation on the interferometer, and the laser beam by the interferometer. An optical / electrical conversion unit for converting the interference light obtained from the signal into an electrical interference signal, a fundamental wavelength component removing unit for removing a fundamental wavelength component from the interference signal, An acos operation unit for executing acos operation and performing phase demodulation by using
6. The optical fiber sensor system according to claim 2, further comprising: a wavelength calculating unit configured to calculate a wavelength of the laser beam from a calculation result obtained in the cos calculating unit.
ンサから出力されるレーザ光の波長測定方法であって,
光路差変調が加えられた干渉計によって前記レーザ光か
ら干渉光を生成する干渉光生成工程と,前記干渉光を電
気的な干渉信号に変換する光/電気変換工程と,前記干
渉信号から基本波長成分を除去する基本波長成分除去工
程と,基本波長成分が除去された前記干渉信号について
フリンジ計測を行うフリンジ計測工程と,前記フリンジ
計測工程において得られたフリンジ数に応じて前記レー
ザ光の波長を算出する波長算出工程と,を含むことを特
徴とする,レーザ光の波長測定方法。13. A method for measuring the wavelength of laser light output from a fiber grating type laser sensor, comprising:
An interference light generation step of generating interference light from the laser light by an interferometer to which optical path difference modulation has been added, a light / electric conversion step of converting the interference light into an electric interference signal, and a fundamental wavelength from the interference signal. A fundamental wavelength component removing step of removing a component, a fringe measuring step of performing fringe measurement on the interference signal from which the fundamental wavelength component has been removed, and a wavelength of the laser beam according to the number of fringes obtained in the fringe measuring step. A wavelength calculating step of calculating the wavelength of the laser beam.
ンサから出力されるレーザ光の波長測定方法であって,
光路差変調が加えられた干渉計によって前記レーザ光か
ら干渉光を生成する干渉光生成工程と,前記干渉光を電
気的な干渉信号に変換する光/電気変換工程と,前記干
渉信号から基本波長成分を除去する基本波長成分除去工
程と,基本波長成分が除去された前記干渉信号について
の周波数解析を行う周波数解析工程と,前記周波数解析
工程において得られた解析結果から前記レーザ光の波長
を算出する波長算出工程と,を含むことを特徴とする,
レーザ光の波長測定方法。14. A method for measuring the wavelength of laser light output from a fiber grating type laser sensor, comprising:
An interference light generation step of generating interference light from the laser light by an interferometer to which optical path difference modulation has been added, a light / electric conversion step of converting the interference light into an electric interference signal, and a fundamental wavelength from the interference signal. A fundamental wavelength component removing step of removing a component, a frequency analyzing step of performing a frequency analysis on the interference signal from which the fundamental wavelength component has been removed, and calculating a wavelength of the laser beam from an analysis result obtained in the frequency analyzing step. Wavelength calculating step of performing
A method for measuring the wavelength of laser light.
ンサから出力されるレーザ光の波長測定方法であって,
光路差変調が加えられた干渉計によって前記レーザ光か
ら干渉光を生成する干渉光生成工程と,前記干渉光を電
気的な干渉信号に変換する光/電気変換工程と,前記干
渉信号から基本波長成分を除去する基本波長成分除去工
程と,基本波長成分が除去された前記干渉信号,基本波
長成分が除去された前記干渉信号の1次微分信号,およ
び基本波長成分が除去された前記干渉信号の2次微分信
号を用いた演算を実行する演算工程と,前記演算工程に
おいて得られた演算結果から前記レーザ光の波長を算出
する波長算出工程と,を含むことを特徴とする,レーザ
光の波長測定方法。15. A method for measuring the wavelength of laser light output from a fiber grating type laser sensor, comprising:
An interference light generation step of generating interference light from the laser light by an interferometer to which optical path difference modulation has been added, a light / electric conversion step of converting the interference light into an electric interference signal, and a fundamental wavelength from the interference signal. A fundamental wavelength component removing step of removing components, the interference signal from which the fundamental wavelength component has been removed, a first-order differential signal of the interference signal from which the fundamental wavelength component has been removed, and the interference signal from which the fundamental wavelength component has been removed. A calculation step of performing a calculation using a secondary differential signal; and a wavelength calculation step of calculating a wavelength of the laser light from a calculation result obtained in the calculation step. Measuring method.
ンサから出力されるレーザ光の波長測定方法であって,
光路差変調が加えられた干渉計によって前記レーザ光か
ら干渉光を生成する干渉光生成工程と,前記干渉光を電
気的な干渉信号に変換する光/電気変換工程と,前記干
渉信号から基本波長成分を除去する基本波長成分除去工
程と,基本波長成分が除去された前記干渉信号に対して
acos演算を実行し,位相復調を行うacos演算工
程と,前記acos演算工程において得られた演算結果
から前記レーザ光の波長を算出する波長算出工程と,を
含むことを特徴とする,レーザ光の波長測定方法。16. A method for measuring the wavelength of laser light output from a fiber grating type laser sensor, comprising:
An interference light generation step of generating interference light from the laser light by an interferometer to which optical path difference modulation has been added, a light / electric conversion step of converting the interference light into an electric interference signal, and a fundamental wavelength from the interference signal. A fundamental wavelength component removing step of removing a component, an acos computing step of performing an acos computation on the interference signal from which the fundamental wavelength component has been removed, and performing a phase demodulation, and a computation result obtained in the acos computation step. A wavelength calculating step of calculating a wavelength of the laser light.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2000323128A JP2002131022A (en) | 2000-10-23 | 2000-10-23 | Optical fiber sensing system and measuring method for wavelength of laser light |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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- 2000-10-23 JP JP2000323128A patent/JP2002131022A/en not_active Withdrawn
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