JP2002340566A - 非相反位相バイアス器及びこれを用いた光ファイバリング干渉型センサ - Google Patents
非相反位相バイアス器及びこれを用いた光ファイバリング干渉型センサInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 振動や温度安定性に優れた非相反位相バイア
ス器を提供するとともに、高度な制御手段を用いること
なく感度調整が可能な光ファイバリング干渉型センサを
提供することを目的とする。 【解決手段】 光路順に第１の偏光子と、第１のファラ
デー回転素子と、λ／４波長板と、第２のファラデー回
転素子と、第２の偏光子とを配列して構成することによ
り１偏光面の非相反π／２位相バイアス器を実現する。
また、光ファイバリング干渉型センサのループ状光ファ
イバのループ途中に、前記非相反π／２位相バイアス器
と２つ以上の無偏光素子を挿入する。
ス器を提供するとともに、高度な制御手段を用いること
なく感度調整が可能な光ファイバリング干渉型センサを
提供することを目的とする。 【解決手段】 光路順に第１の偏光子と、第１のファラ
デー回転素子と、λ／４波長板と、第２のファラデー回
転素子と、第２の偏光子とを配列して構成することによ
り１偏光面の非相反π／２位相バイアス器を実現する。
また、光ファイバリング干渉型センサのループ状光ファ
イバのループ途中に、前記非相反π／２位相バイアス器
と２つ以上の無偏光素子を挿入する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光ファイバを用い
たリング干渉計による信号検出技術に関するもので、特
に、非相反位相バイアス器を用いた光ファイバリング干
渉型センサに関するものである。
たリング干渉計による信号検出技術に関するもので、特
に、非相反位相バイアス器を用いた光ファイバリング干
渉型センサに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、光ファイバを用いた干渉型センサ
が種々提案されている。例えば、本出願人が出願した光
ファイバリング干渉型センサに関する特許出願（特開平
１１−７０８０３）がある。この光ファイバリング干渉
型センサの基本原理は、図５に示すように、発光素子１
（光源）と受光素子５とループの光ファイバ３（又は途
中に光遅延素子６を挿入されて）の両端とが光分岐結合
素子２に接続されていて、光源から出射された光を光分
岐結合素子２によって分岐して前記ループ状光ファイバ
３の両端に入射させ、このループ状光ファイバ中を時計
回りＢと反時計回りＡに伝搬させ、時計回り伝搬光と反
時計回り伝搬光とを前記光分岐結合素子２に入射させて
結合し、この結合された干渉光を受光素子５に入射させ
干渉光の強度変化を示す信号をこの受光素子５から出力
するものである。すなわち、加振４による光路ＡとＢの
光路長変動を干渉状態の変化として検出するものであ
る。
が種々提案されている。例えば、本出願人が出願した光
ファイバリング干渉型センサに関する特許出願（特開平
１１−７０８０３）がある。この光ファイバリング干渉
型センサの基本原理は、図５に示すように、発光素子１
（光源）と受光素子５とループの光ファイバ３（又は途
中に光遅延素子６を挿入されて）の両端とが光分岐結合
素子２に接続されていて、光源から出射された光を光分
岐結合素子２によって分岐して前記ループ状光ファイバ
３の両端に入射させ、このループ状光ファイバ中を時計
回りＢと反時計回りＡに伝搬させ、時計回り伝搬光と反
時計回り伝搬光とを前記光分岐結合素子２に入射させて
結合し、この結合された干渉光を受光素子５に入射させ
干渉光の強度変化を示す信号をこの受光素子５から出力
するものである。すなわち、加振４による光路ＡとＢの
光路長変動を干渉状態の変化として検出するものであ
る。
【０００３】また、図６は、発光素子または光入力端子
１、受光素子または光出力端子５と、光分岐結合素子２
を、２本の接続光ファイバ７で接続することで、遠端の
ループ状光ファイバ３のみ振動を検知する光ファイバリ
ング干渉型センサの構成を示す。
１、受光素子または光出力端子５と、光分岐結合素子２
を、２本の接続光ファイバ７で接続することで、遠端の
ループ状光ファイバ３のみ振動を検知する光ファイバリ
ング干渉型センサの構成を示す。
【０００４】また、接続光ファイバを１本にした光ファ
イバリング干渉型センサの構成例を図７に示す。
イバリング干渉型センサの構成例を図７に示す。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記各構成例の光ファ
イバリング干渉型センサにおいて、光分岐結合素子のポ
ートに入射した光は、反対側の２つのポートに透過光と
結合光として分岐され出射される。この時透過光と結合
光との間にπ／２の位相差が生じる。したがって、上記
図５，６の系では、静的な状態における受光素子でのル
ープ状光ファイバ内の光路Ａを伝搬した光と光路Ｂを伝
搬したの光との位相差θがπとなり、図７の系では０と
なる。
イバリング干渉型センサにおいて、光分岐結合素子のポ
ートに入射した光は、反対側の２つのポートに透過光と
結合光として分岐され出射される。この時透過光と結合
光との間にπ／２の位相差が生じる。したがって、上記
図５，６の系では、静的な状態における受光素子でのル
ープ状光ファイバ内の光路Ａを伝搬した光と光路Ｂを伝
搬したの光との位相差θがπとなり、図７の系では０と
なる。
【０００６】この状態で、振動などの外乱が振動検出光
ファイバに与えられると、位相差が変化する。その結
果、受光素子によって、変化した位相差に対応した光強
度が検出される。
ファイバに与えられると、位相差が変化する。その結
果、受光素子によって、変化した位相差に対応した光強
度が検出される。
【０００７】受光素子で検出される光の干渉成分をＰ
ｃ、非干渉成分をＰｉとすると、受光素子で検出される
光強度Ｐｐｄは、 Ｐｐｄ＝Ｐｉ＋（Ｐｃ（１＋Ｃｏｓθ））／２ で表される。
ｃ、非干渉成分をＰｉとすると、受光素子で検出される
光強度Ｐｐｄは、 Ｐｐｄ＝Ｐｉ＋（Ｐｃ（１＋Ｃｏｓθ））／２ で表される。
【０００８】したがって、θが変化した時のＰｐｄの変
化量｜ｄＰｐｄ／ｄθ｜は、θ＝ｎπ（ｎは整数）のと
き最小となり、θ＝（ｎ＋１／２）πのとき最大とな
る。
化量｜ｄＰｐｄ／ｄθ｜は、θ＝ｎπ（ｎは整数）のと
き最小となり、θ＝（ｎ＋１／２）πのとき最大とな
る。
【０００９】前述の様に、静的な状態での位相差θは、
図５，６の系でπ、図７の系で０であるため感度が非常
に低くなってしまう。
図５，６の系でπ、図７の系で０であるため感度が非常
に低くなってしまう。
【００１０】これを改善する方法として、図８に示すよ
うに、位相変調器８１をループ状光ファイバ３内に挿入
し、ロックインアンプ８２を用いて、静的な状態での位
相差θが（ｎ＋１／２）πになる様に変調信号８３に同
期したタイミングで干渉光信号を検出する方法や、光路
Ａと光路Ｂとの位相差θが（ｎ＋１／２）πになる様空
間で実現する方法が知られている。前者の実施例を図８
に、後者の実施例を図９に示した。
うに、位相変調器８１をループ状光ファイバ３内に挿入
し、ロックインアンプ８２を用いて、静的な状態での位
相差θが（ｎ＋１／２）πになる様に変調信号８３に同
期したタイミングで干渉光信号を検出する方法や、光路
Ａと光路Ｂとの位相差θが（ｎ＋１／２）πになる様空
間で実現する方法が知られている。前者の実施例を図８
に、後者の実施例を図９に示した。
【００１１】図８の実施例の場合、位相変調器の制御信
号周波数の１／２を超える周波数成分を持つ信号の検出
は困難である。また、ロックインアンプなどの高度な制
御手段が必要なためコストデメリットが大きい。
号周波数の１／２を超える周波数成分を持つ信号の検出
は困難である。また、ロックインアンプなどの高度な制
御手段が必要なためコストデメリットが大きい。
【００１２】図９の実施例の場合、受動的光素子のみで
（ｎ＋１／２）πの位相差を実現しているため、電気回
路の負担が小さくなるが、光路Ａと光路Ｂとで異なる空
間を伝搬するため、振動や温度変化などの影響を受けや
すい。
（ｎ＋１／２）πの位相差を実現しているため、電気回
路の負担が小さくなるが、光路Ａと光路Ｂとで異なる空
間を伝搬するため、振動や温度変化などの影響を受けや
すい。
【００１３】本発明は、上記の問題点を解決するため
に、振動や温度安定性に優れた非相反位相バイアス器を
提供するとともに、この非相反位相バイアスを持つ光フ
ァイバリング干渉型センサを提供するものである。
に、振動や温度安定性に優れた非相反位相バイアス器を
提供するとともに、この非相反位相バイアスを持つ光フ
ァイバリング干渉型センサを提供するものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】上述の問題点を解決する
ために、２個のファラデー回転素子と１個のλ／４波長
板で１偏光面の非相反π／２位相バイアス器を実現する
手段を用いるものである。また、偏光ビームスプリッタ
で２つの偏光面に分離・結合し、それぞれの偏光面に前
述の方法と同様の原理でπ／２の非相反位相バイアスを
行い、偏光状態に依存しない位相バイアス器を実現した
ものである。
ために、２個のファラデー回転素子と１個のλ／４波長
板で１偏光面の非相反π／２位相バイアス器を実現する
手段を用いるものである。また、偏光ビームスプリッタ
で２つの偏光面に分離・結合し、それぞれの偏光面に前
述の方法と同様の原理でπ／２の非相反位相バイアスを
行い、偏光状態に依存しない位相バイアス器を実現した
ものである。
【００１５】請求項１の本発明非相反位相バイアス器
は、光路順に第１の偏光子と、第１のファラデー回転素
子と、位相差板と、第２のファラデー回転素子と、第２
の偏光子とを配列して構成されていることを特徴とす
る。
は、光路順に第１の偏光子と、第１のファラデー回転素
子と、位相差板と、第２のファラデー回転素子と、第２
の偏光子とを配列して構成されていることを特徴とす
る。
【００１６】また、前記位相差板はλ／４波長板である
ことを特徴とする。
ことを特徴とする。
【００１７】また、前記第１の偏光子と第２の偏光子の
うちいずれか一方を取り除いたものであってもよい。
うちいずれか一方を取り除いたものであってもよい。
【００１８】請求項４の本発明非相反位相バイアス器
は、入射光を偏波分岐される第１の偏波ビームスプリッ
タと、偏波分岐された一方の光がミラーを経て入射され
る及び他方の光が直接入射される第１のファラデー回転
素子と、前記第１のファラデー回転素子から出射された
前記それぞれの光が入射される位相差板と、前記位相差
板から出射された前記それぞれの光が入射される第２の
ファラデー回転素子と、前記第２のファラデー回転素子
から出射された前記それぞれの光が一方はミラーを経て
入射され、他方は直接入射されて双方の光が結合される
第２の偏波ビームスプリッタとを配列して構成されてい
ることを特徴とする。
は、入射光を偏波分岐される第１の偏波ビームスプリッ
タと、偏波分岐された一方の光がミラーを経て入射され
る及び他方の光が直接入射される第１のファラデー回転
素子と、前記第１のファラデー回転素子から出射された
前記それぞれの光が入射される位相差板と、前記位相差
板から出射された前記それぞれの光が入射される第２の
ファラデー回転素子と、前記第２のファラデー回転素子
から出射された前記それぞれの光が一方はミラーを経て
入射され、他方は直接入射されて双方の光が結合される
第２の偏波ビームスプリッタとを配列して構成されてい
ることを特徴とする。
【００１９】また、前記位相差板はλ／４波長板である
ことを特徴とする。
ことを特徴とする。
【００２０】本発明の光ファイバリング干渉型センサ
は、光源と受光素子とループ状光ファイバの開放部の両
端とが分岐結合素子に接続されて構成され、前記光源か
ら出射された光を前記分岐結合素子によって分岐して前
記ループ状光ファイバに前記開放部の両端それぞれから
入射させ、このループ状光ファイバ中を時計回りと反時
計回りに伝搬させ、時計回り伝搬光と反時計回り伝搬光
とを前記分岐結合素子にて結合し、結合された前記時計
回り伝搬光と反時計回り伝搬光とを前記受光素子に入射
させ、この時計回り伝搬光と反時計回り伝搬光との位相
差による干渉光の強度変化を示す信号をこの受光素子か
ら出力することにより前記ループ状光ファイバに加わる
物理変化を検出する光ファイバリング干渉型センサであ
って、前記ループ状光ファイバのループ途中に、上記請
求項１の非相反位相バイアス器と２つ以上の無偏光素子
を挿入したことを特徴とする。
は、光源と受光素子とループ状光ファイバの開放部の両
端とが分岐結合素子に接続されて構成され、前記光源か
ら出射された光を前記分岐結合素子によって分岐して前
記ループ状光ファイバに前記開放部の両端それぞれから
入射させ、このループ状光ファイバ中を時計回りと反時
計回りに伝搬させ、時計回り伝搬光と反時計回り伝搬光
とを前記分岐結合素子にて結合し、結合された前記時計
回り伝搬光と反時計回り伝搬光とを前記受光素子に入射
させ、この時計回り伝搬光と反時計回り伝搬光との位相
差による干渉光の強度変化を示す信号をこの受光素子か
ら出力することにより前記ループ状光ファイバに加わる
物理変化を検出する光ファイバリング干渉型センサであ
って、前記ループ状光ファイバのループ途中に、上記請
求項１の非相反位相バイアス器と２つ以上の無偏光素子
を挿入したことを特徴とする。
【００２１】また、前記ループ状光ファイバのループ途
中に、上記請求項４の非相反位相バイアス器と１つ以上
の無偏光素子を挿入したことを特徴とする。
中に、上記請求項４の非相反位相バイアス器と１つ以上
の無偏光素子を挿入したことを特徴とする。
【００２２】請求項８の本発明光ファイバリング干渉型
センサは、光源と受光素子とを一端が無反射終端された
第１光分岐結合素子に接続され、１本の接続用光ファイ
バの片端を前記第１光分岐結合素子に接続させ、前記接
続用光ファイバのもう一方の片端を一端が無反射終端さ
れた第２光分岐結合素子に接続させ、ループ状光ファイ
バの開放部の両端が前記第２光分岐結合素子に接続させ
て構成され、前記光源から出射された光を前記第１光分
岐結合素子によって前記接続用光ファイバと前記無反射
終端側とに分岐し、該第１光分岐結合素子からの光を前
記第２光分岐結合素子によって前記ループ状光ファイバ
の前記開放部の両端それぞれに分岐して、このそれぞれ
の分岐光をループ状光ファイバ中を時計回りと反時計回
りに伝搬させ、この時計回り伝搬光と反時計回り伝搬光
とを前記第２光分岐結合素子に入射させて結合し、前記
第２光分岐結合素子によって時計回り伝搬光と反時計回
り伝搬光の結合光を前記接続用光ファイバと前記無反射
終端とに分岐して、該接続用光ファイバからの光を前記
受光素子に入射させ、この時計回り伝搬光と反時計回り
伝搬光との位相差による干渉光の強度変化を示す信号を
この受光素子から出力することにより前記ループ状光フ
ァイバに加わる物理変化を検出する光ファイバリング干
渉型センサであって、前記ループ状光ファイバのループ
途中に、上記請求項１の非相反位相バイアス器と２つ以
上の無偏光素子を挿入したことを特徴とする。
センサは、光源と受光素子とを一端が無反射終端された
第１光分岐結合素子に接続され、１本の接続用光ファイ
バの片端を前記第１光分岐結合素子に接続させ、前記接
続用光ファイバのもう一方の片端を一端が無反射終端さ
れた第２光分岐結合素子に接続させ、ループ状光ファイ
バの開放部の両端が前記第２光分岐結合素子に接続させ
て構成され、前記光源から出射された光を前記第１光分
岐結合素子によって前記接続用光ファイバと前記無反射
終端側とに分岐し、該第１光分岐結合素子からの光を前
記第２光分岐結合素子によって前記ループ状光ファイバ
の前記開放部の両端それぞれに分岐して、このそれぞれ
の分岐光をループ状光ファイバ中を時計回りと反時計回
りに伝搬させ、この時計回り伝搬光と反時計回り伝搬光
とを前記第２光分岐結合素子に入射させて結合し、前記
第２光分岐結合素子によって時計回り伝搬光と反時計回
り伝搬光の結合光を前記接続用光ファイバと前記無反射
終端とに分岐して、該接続用光ファイバからの光を前記
受光素子に入射させ、この時計回り伝搬光と反時計回り
伝搬光との位相差による干渉光の強度変化を示す信号を
この受光素子から出力することにより前記ループ状光フ
ァイバに加わる物理変化を検出する光ファイバリング干
渉型センサであって、前記ループ状光ファイバのループ
途中に、上記請求項１の非相反位相バイアス器と２つ以
上の無偏光素子を挿入したことを特徴とする。
【００２３】また、前記ループ状光ファイバのループ途
中に、上記請求項４記載の非相反位相バイアス器と１つ
以上の無偏光素子を挿入したことを特徴とする。
中に、上記請求項４記載の非相反位相バイアス器と１つ
以上の無偏光素子を挿入したことを特徴とする。
【００２４】また、上記本発明の光ファイバリング干渉
型センサのいずれも、使用する光ファイバと光分岐結合
素子を偏波保持型とし、ループ状光ファイバのループ途
中に、非相反位相バイアス器のみを挿入して構成したも
のである。
型センサのいずれも、使用する光ファイバと光分岐結合
素子を偏波保持型とし、ループ状光ファイバのループ途
中に、非相反位相バイアス器のみを挿入して構成したも
のである。
【００２５】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図に基づい
て説明する。図１は本発明の請求項１に係る非相反位相
バイアス器の実施例を示すもので、偏光子を光路の両端
に挿入し、偏光面を特定した方法の非相反位相バイアス
器１０である。順方向に入射した光は、第１の偏光子１
１によって直線偏光となり第１のファラデー回転素子１
２で光の入射側から見て時計回りに４５度偏光軸が回転
する。さらに、λ／４波長板１３の短光路軸を経て、第
２のファラデー回転素子１４で再び時計回りに４５度回
転し、第２の偏光子１５の透過軸を伝搬し出射される。
逆方向に入射した光（反射光等）は、偏光子１５によっ
て直線偏光となりファラデー回転素子１４で光の順方向
の入射側から見て時計回りに４５度偏光軸が回転する。
さらに、λ／４波長板１３の長光路軸を経て、ファラデ
ー回転素子１２で再び時計回りに４５度回転し、偏光子
１１の透過軸を伝搬し出射される。
て説明する。図１は本発明の請求項１に係る非相反位相
バイアス器の実施例を示すもので、偏光子を光路の両端
に挿入し、偏光面を特定した方法の非相反位相バイアス
器１０である。順方向に入射した光は、第１の偏光子１
１によって直線偏光となり第１のファラデー回転素子１
２で光の入射側から見て時計回りに４５度偏光軸が回転
する。さらに、λ／４波長板１３の短光路軸を経て、第
２のファラデー回転素子１４で再び時計回りに４５度回
転し、第２の偏光子１５の透過軸を伝搬し出射される。
逆方向に入射した光（反射光等）は、偏光子１５によっ
て直線偏光となりファラデー回転素子１４で光の順方向
の入射側から見て時計回りに４５度偏光軸が回転する。
さらに、λ／４波長板１３の長光路軸を経て、ファラデ
ー回転素子１２で再び時計回りに４５度回転し、偏光子
１１の透過軸を伝搬し出射される。
【００２６】その結果、順方向と逆方向でλ／４の光路
差、すなわちπ／２の位相バイアスが生じる。この方法
で、伝搬光が１偏波面になる以外は従来技術で既述した
図９と同等の効果が得られる。また、光路Ａと光路Ｂが
同一媒質でほぼ同一空間を伝搬するため、従来技術の問
題点であった振動や温度変化などの影響を低減させるこ
とができる。
差、すなわちπ／２の位相バイアスが生じる。この方法
で、伝搬光が１偏波面になる以外は従来技術で既述した
図９と同等の効果が得られる。また、光路Ａと光路Ｂが
同一媒質でほぼ同一空間を伝搬するため、従来技術の問
題点であった振動や温度変化などの影響を低減させるこ
とができる。
【００２７】なお、図１において、２つの偏光子のうち
いずれか一方を削除してもよい。
いずれか一方を削除してもよい。
【００２８】次に、図２は本発明の請求項４に係る非相
反位相バイアス器の実施例を示す。非相反位相バイアス
器２０において、順方向に入射した光は、第１の偏波ビ
ームスプリッタ２１によって偏波軸が横方向と縦方向の
２つの偏光面に分離される。偏光軸が横方向の光はミラ
ー２２により磁界２８と平行な方向に変えられて第１の
ファラデー回転素子２３に入射する。一方の偏波軸が縦
方向の光は直進して第１のファラデー回転素子２３に入
射する。
反位相バイアス器の実施例を示す。非相反位相バイアス
器２０において、順方向に入射した光は、第１の偏波ビ
ームスプリッタ２１によって偏波軸が横方向と縦方向の
２つの偏光面に分離される。偏光軸が横方向の光はミラ
ー２２により磁界２８と平行な方向に変えられて第１の
ファラデー回転素子２３に入射する。一方の偏波軸が縦
方向の光は直進して第１のファラデー回転素子２３に入
射する。
【００２９】それぞれの光は、ファラデー回転素子２３
で光の入射側から見て時計回りに４５度偏光軸が回転す
る。さらにλ／４波長板２４の短光路軸を経て、第２の
ファラデー回転素子２５で再び時計回りに４５度回転
し、第１のファラデー回転素子２３に入射した偏波軸が
縦方向の光は偏波軸が横方向の光となり、第１のファラ
デー回転素子２３に入射した偏波軸が横方向の光は偏波
軸が縦方向の光となる。偏波軸が横方向の光はミラー２
６を経て、他方の偏波軸が縦方向の光は直接に入射され
て第２の偏波ビームスプリッタ２７により結合されて出
射される。逆方向に入射する光は偏波ビームスプリッタ
２７により前述と同様２つの偏光面に分離され、それぞ
れの偏光面に前述の原理でπ／２の非相反位相バイアス
を行なわれる。
で光の入射側から見て時計回りに４５度偏光軸が回転す
る。さらにλ／４波長板２４の短光路軸を経て、第２の
ファラデー回転素子２５で再び時計回りに４５度回転
し、第１のファラデー回転素子２３に入射した偏波軸が
縦方向の光は偏波軸が横方向の光となり、第１のファラ
デー回転素子２３に入射した偏波軸が横方向の光は偏波
軸が縦方向の光となる。偏波軸が横方向の光はミラー２
６を経て、他方の偏波軸が縦方向の光は直接に入射され
て第２の偏波ビームスプリッタ２７により結合されて出
射される。逆方向に入射する光は偏波ビームスプリッタ
２７により前述と同様２つの偏光面に分離され、それぞ
れの偏光面に前述の原理でπ／２の非相反位相バイアス
を行なわれる。
【００３０】また、図１、図２の実施例では位相差板を
λ／４波長板としたが、λ／６波長板等のように異なる
波長板を使用することで異なる位相バイアス量を実現す
ることができる。
λ／４波長板としたが、λ／６波長板等のように異なる
波長板を使用することで異なる位相バイアス量を実現す
ることができる。
【００３１】次に、図３は本発明の請求項６に係る光フ
ァイバリング干渉型センサの実施例を示すもので、従来
の技術で説明した図６の遠端のループ状光ファイバ３を
検知部とする光ファイバリング干渉型センサに図１の非
相反位相バイアス器１０を挿入した構成例である。
ァイバリング干渉型センサの実施例を示すもので、従来
の技術で説明した図６の遠端のループ状光ファイバ３を
検知部とする光ファイバリング干渉型センサに図１の非
相反位相バイアス器１０を挿入した構成例である。
【００３２】また、図４は本発明の請求項８に係る光フ
ァイバリング干渉型センサの実施例を示すもので、従来
の技術で説明した図７の接続光ファイバを１本にした光
ファイバリング干渉型センサに図１の非相反位相バイア
ス器１０を挿入した構成例である。
ァイバリング干渉型センサの実施例を示すもので、従来
の技術で説明した図７の接続光ファイバを１本にした光
ファイバリング干渉型センサに図１の非相反位相バイア
ス器１０を挿入した構成例である。
【００３３】図１の非相反位相バイアス器１０は１偏光
面の非相反π／２位相バイアス器であるため、両側に無
偏光素子３１を入れることで偏光変動を抑えている。
面の非相反π／２位相バイアス器であるため、両側に無
偏光素子３１を入れることで偏光変動を抑えている。
【００３４】無偏光素子は、伝搬する２つの偏波光に光
源のコヒーレンス長以上の光路差を与え、両偏波光間の
位相相関をランダムにすることで無偏光化する素子であ
る。光ファイバを利用したものでは、一般に複屈折性を
有する偏波保持型ファイバを１：２の長さで偏波保持面
をπ／４傾けて接続するＬｙｏｔ型の無偏光素子が用い
られる。この時短い方の偏波保持型ファイバの偏波モー
ド分散が、光源のコヒーレンス長以上の光路差を与える
時間である必要がある。
源のコヒーレンス長以上の光路差を与え、両偏波光間の
位相相関をランダムにすることで無偏光化する素子であ
る。光ファイバを利用したものでは、一般に複屈折性を
有する偏波保持型ファイバを１：２の長さで偏波保持面
をπ／４傾けて接続するＬｙｏｔ型の無偏光素子が用い
られる。この時短い方の偏波保持型ファイバの偏波モー
ド分散が、光源のコヒーレンス長以上の光路差を与える
時間である必要がある。
【００３５】さらに、図３や図４の実施例の場合、検出
される干渉信号を一偏波面だけにして安定化する方法と
して接続光ファイバ７に偏光子を挿入してもよい。
される干渉信号を一偏波面だけにして安定化する方法と
して接続光ファイバ７に偏光子を挿入してもよい。
【００３６】また、振動検出のループ状光ファイバ３及
び接続光ファイバ７を偏波保持型光ファイバとし、光分
岐結合素子２を偏波保持型光分岐結合素子で構成した光
ファイバリング干渉型センサであれば、偏光面を一致さ
せることで損失がほとんど無い形で、上記非相反位相バ
イアス器が使用できる。
び接続光ファイバ７を偏波保持型光ファイバとし、光分
岐結合素子２を偏波保持型光分岐結合素子で構成した光
ファイバリング干渉型センサであれば、偏光面を一致さ
せることで損失がほとんど無い形で、上記非相反位相バ
イアス器が使用できる。
【００３７】また、図３における位相バイアス器を図２
の非相反位相バイアス器２０で構成したものが本発明の
請求項７に係る光ファイバリング干渉型センサの実施例
となる。
の非相反位相バイアス器２０で構成したものが本発明の
請求項７に係る光ファイバリング干渉型センサの実施例
となる。
【００３８】また、図４における位相バイアス器を図２
の非相反位相バイアス器２０で構成したものが本発明の
請求項９に係る光ファイバリング干渉型センサの実施例
となる。
の非相反位相バイアス器２０で構成したものが本発明の
請求項９に係る光ファイバリング干渉型センサの実施例
となる。
【００３９】
【発明の効果】本発明によれば、振動や温度安定性に優
れた非相反位相バイアス器を実現できる。
れた非相反位相バイアス器を実現できる。
【００４０】また、この非相反位相バイアス器を用いる
ことにより、高度な制御手段を用いることなく光ファイ
バリング干渉型センサの感度調整が実現できる。
ことにより、高度な制御手段を用いることなく光ファイ
バリング干渉型センサの感度調整が実現できる。
【図１】本発明の非相反位相バイアス器の一つの構成例
を示す説明図である。
を示す説明図である。
【図２】本発明の非相反位相バイアス器の他の構成例を
示す説明図である。
示す説明図である。
【図３】本発明の光ファイバリング干渉型センサの一つ
の構成例を示すブロック図である。
の構成例を示すブロック図である。
【図４】本発明の光ファイバリング干渉型センサの他の
構成例を示すブロック図である。
構成例を示すブロック図である。
【図５】光ファイバリング干渉型センサの基本的原理を
説明するブロック図である。
説明するブロック図である。
【図６】従来の光ファイバリング干渉型センサの構成例
を示すブロック図である。
を示すブロック図である。
【図７】従来の光ファイバリング干渉型センサの他の構
成例を示すブロック図である。
成例を示すブロック図である。
【図８】従来の位相変調器を挿入して非相反位相バイア
ス行う光ファイバリング干渉型センサの構成例を示すブ
ロック図である。
ス行う光ファイバリング干渉型センサの構成例を示すブ
ロック図である。
【図９】従来の４つのビームスプリッタとλ／４位相器
で構成した光ファイバリング干渉型センサを示すブロッ
ク図である。
で構成した光ファイバリング干渉型センサを示すブロッ
ク図である。
１…光源 ２…光分岐結合素子 ３…ループ状光ファイバ ５…受光素子 ７…接続光ファイバ １０，２０…非相反位相バイアス器 １１，１５…偏光子 １２，１４，２３，２５…ファラデー回転素子 １３，２４…λ／４波長板 ２１，２７…偏波ビームスプリッタ ２２，２６…ミラー ２８…磁界
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 戸倉 武 千葉県佐倉市六崎1440 株式会社フジクラ 佐倉事業所内 (72)発明者 新見 慎一 千葉県佐倉市六崎1440 株式会社フジクラ 佐倉事業所内 Ｆターム(参考） 2F105 BB01 DD03 DE08 DE25 2H079 BA02 CA12 KA05 KA06 KA17 2H099 AA00 BA17 CA07 CA11
Claims (10)
- 【請求項１】 光路順に第１の偏光子と、第１のファラ
デー回転素子と、位相差板と、第２のファラデー回転素
子と、第２の偏光子と、 を配列して構成されていることを特徴とする非相反位相
バイアス器。 - 【請求項２】 前記位相差板はλ／４波長板であること
を特徴とする請求項１記載の非相反位相バイアス器。 - 【請求項３】 二つの偏光子のうちいずれか一方を取り
除いたものである請求項１記載の非相反位相バイアス
器。 - 【請求項４】 入射光を偏波分岐される第１の偏波ビー
ムスプリッタと、 偏波分岐された一方の光がミラーを経て入射される及び
他方の光が直接入射される第１のファラデー回転素子
と、 前記第１のファラデー回転素子から出射された前記それ
ぞれの光が入射される位相差板と、 前記位相差板から出射された前記それぞれの光が入射さ
れる第２のファラデー回転素子と、 前記第２のファラデー回転素子から出射された前記それ
ぞれの光が一方はミラーを経て入射され、他方は直接入
射されて双方の光が結合される第２の偏波ビームスプリ
ッタと、 を配列して構成されていることを特徴とする非相反位相
バイアス器。 - 【請求項５】 前記位相差板はλ／４波長板であること
を特徴とする請求項４記載の非相反位相バイアス器。 - 【請求項６】 光源と受光素子とループ状光ファイバの
開放部との両端とが分岐結合素子に接続されて構成さ
れ、前記光源から出射された光を前記分岐結合素子によ
って分岐して前記ループ状光ファイバに前記開放部の両
端それぞれから入射させ、このループ状光ファイバ中を
時計回りと反時計回りに伝搬させ、時計回り伝搬光と反
時計回り伝搬光とを前記分岐結合素子にて結合し、結合
された前記時計回り伝搬光と反時計回り伝搬光とを前記
受光素子に入射させ、この時計回り伝搬光と反時計回り
伝搬光との位相差による干渉光の強度変化を示す信号を
この受光素子から出力することにより前記ループ状光フ
ァイバに加わる物理変化を検出する光ファイバリング干
渉型センサであって、 前記ループ状光ファイバのループ途中に、請求項１記載
の非相反位相バイアス器と２つ以上の無偏光素子を挿入
したことを特徴とする光ファイバリング干渉型センサ。 - 【請求項７】 光源と受光素子とループ状光ファイバの
開放部との両端とが分岐結合素子に接続されて構成さ
れ、前記光源から出射された光を前記分岐結合素子によ
って分岐して前記ループ状光ファイバに前記開放部の両
端それぞれから入射させ、このループ状光ファイバ中を
時計回りと反時計回りに伝搬させ、時計回り伝搬光と反
時計回り伝搬光とを前記分岐結合素子にて結合し、結合
された前記時計回り伝搬光と反時計回り伝搬光とを前記
受光素子に入射させ、この時計回り伝搬光と反時計回り
伝搬光との位相差による干渉光の強度変化を示す信号を
この受光素子から出力することにより前記ループ状光フ
ァイバに加わる物理変化を検出する光ファイバリング干
渉型センサであって、 前記ループ状光ファイバのループ途中に、請求項４記載
の非相反位相バイアス器と１つ以上の無偏光素子を挿入
したことを特徴とする光ファイバリング干渉型センサ。 - 【請求項８】 光源と受光素子とを一端が無反射終端さ
れた第１光分岐結合素子に接続させ、１本の接続用光フ
ァイバの片端を前記第１光分岐結合素子に接続させ、前
記接続用光ファイバのもう一方の片端を一端が無反射終
端された第２光分岐結合素子に接続させ、ループ状光フ
ァイバの開放部の両端が前記第２光分岐結合素子に接続
されて構成され、 前記光源から出射された光を前記第１光分岐結合素子に
よって前記接続用光ファイバと前記無反射終端側とに分
岐し、該第１光分岐結合素子からの光を前記第２光分岐
結合素子によって前記ループ状光ファイバの前記開放部
の両端それぞれに分岐して、このそれぞれの分岐光をル
ープ状光ファイバ中を時計回りと反時計回りに伝搬さ
せ、この時計回り伝搬光と反時計回り伝搬光とを前記第
２光分岐結合素子に入射させて結合し、 前記第２光分岐結合素子によって、時計回り伝搬光と反
時計回り伝搬光の結合光を前記接続用光ファイバと前記
無反射終端とに分岐して、該接続用光ファイバからの光
を前記受光素子に入射させ、この時計回り伝搬光と反時
計回り伝搬光との位相差による干渉光の強度変化を示す
信号をこの受光素子から出力することにより前記ループ
状光ファイバに加わる物理変化を検出する光ファイバリ
ング干渉型センサであって、 前記ループ状光ファイバのループ途中に、請求項１記載
の非相反位相バイアス器と２つ以上の無偏光素子を挿入
したことを特徴とする光ファイバリング干渉型センサ。 - 【請求項９】 光源と受光素子とを一端が無反射終端さ
れた第１光分岐結合素子に接続させ、１本の接続用光フ
ァイバの片端を前記第１光分岐結合素子に接続させ、前
記接続用光ファイバのもう一方の片端を一端が無反射終
端された第２光分岐結合素子に接続させ、ループ状光フ
ァイバの開放部の両端が前記第２光分岐結合素子に接続
されて構成され、 前記光源から出射された光を前記第１光分岐結合素子に
よって前記接続用光ファイバと前記無反射終端側とに分
岐し、該第１光分岐結合素子からの光を前記第２光分岐
結合素子によって前記ループ状光ファイバの前記開放部
の両端それぞれに分岐して、このそれぞれの分岐光をル
ープ状光ファイバ中を時計回りと反時計回りに伝搬さ
せ、この時計回り伝搬光と反時計回り伝搬光とを前記第
２光分岐結合素子に入射させて結合し、 前記第２光分岐結合素子によって、時計回り伝搬光と反
時計回り伝搬光の結合光を前記接続用光ファイバと前記
無反射終端とに分岐して、該接続用光ファイバからの光
を前記受光素子に入射させ、この時計回り伝搬光と反時
計回り伝搬光との位相差による干渉光の強度変化を示す
信号をこの受光素子から出力することにより前記ループ
状光ファイバに加わる物理変化を検出する光ファイバリ
ング干渉型センサであって、 前記ループ状光ファイバのループ途中に、請求項４記載
の非相反位相バイアス器と１つ以上の無偏光素子を挿入
したことを特徴とする光ファイバリング干渉型センサ。 - 【請求項１０】 請求項６，７，８又は９記載のループ
状光ファイバ及び接続用光ファイバを偏波保持型光ファ
イバとし、光分岐結合素子を偏波保持型光分岐結合素子
としてセンサが構成され、 前記ループ状光ファイバのループ途中に、非相反位相バ
イアス器のみを挿入したものである請求項６，７，８又
は９記載の光ファイバリング干渉型センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001141557A JP2002340566A (ja) | 2001-05-11 | 2001-05-11 | 非相反位相バイアス器及びこれを用いた光ファイバリング干渉型センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001141557A JP2002340566A (ja) | 2001-05-11 | 2001-05-11 | 非相反位相バイアス器及びこれを用いた光ファイバリング干渉型センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002340566A true JP2002340566A (ja) | 2002-11-27 |
Family
ID=18987999
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001141557A Pending JP2002340566A (ja) | 2001-05-11 | 2001-05-11 | 非相反位相バイアス器及びこれを用いた光ファイバリング干渉型センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002340566A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005053219A1 (ja) * | 2003-11-28 | 2005-06-09 | Japan Science And Technology Agency | 通信システム及びそれを用いた通信方法 |
| CN105048268A (zh) * | 2015-08-26 | 2015-11-11 | 广东量泽激光技术有限公司 | 一种集成化相位偏置器及应用集成化相位偏置器的光纤激光器 |
| CN110146109A (zh) * | 2019-05-17 | 2019-08-20 | 浙江大学 | 一种光纤陀螺磁温交联耦合误差的二维补偿方法 |
-
2001
- 2001-05-11 JP JP2001141557A patent/JP2002340566A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005053219A1 (ja) * | 2003-11-28 | 2005-06-09 | Japan Science And Technology Agency | 通信システム及びそれを用いた通信方法 |
| US7974540B2 (en) | 2003-11-28 | 2011-07-05 | Japan Science And Technology Agency | Communication system and communication method using the same |
| CN105048268A (zh) * | 2015-08-26 | 2015-11-11 | 广东量泽激光技术有限公司 | 一种集成化相位偏置器及应用集成化相位偏置器的光纤激光器 |
| CN110146109A (zh) * | 2019-05-17 | 2019-08-20 | 浙江大学 | 一种光纤陀螺磁温交联耦合误差的二维补偿方法 |
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