JP2002365058A - 光ファイバリング干渉型センサ - Google Patents
光ファイバリング干渉型センサInfo
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- JP2002365058A JP2002365058A JP2001175965A JP2001175965A JP2002365058A JP 2002365058 A JP2002365058 A JP 2002365058A JP 2001175965 A JP2001175965 A JP 2001175965A JP 2001175965 A JP2001175965 A JP 2001175965A JP 2002365058 A JP2002365058 A JP 2002365058A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 これまでの光ファイバリング干渉型センサで
は、時計回り伝搬光と反時計回り伝搬光との位相差θだ
けでは加振位置の特定や加振位置での位相変動量（光路
長変動量）を知ることが出来ないという問題があった。 【解決手段】 異なる波長の光ファイバリング干渉型セ
ンサを１つの光ファイバループを共有して構成し、同時
に２つの干渉光強度を観測して加振位置や光路長変動量
を算出する。
は、時計回り伝搬光と反時計回り伝搬光との位相差θだ
けでは加振位置の特定や加振位置での位相変動量（光路
長変動量）を知ることが出来ないという問題があった。 【解決手段】 異なる波長の光ファイバリング干渉型セ
ンサを１つの光ファイバループを共有して構成し、同時
に２つの干渉光強度を観測して加振位置や光路長変動量
を算出する。
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（特願平
１１−７０８０３）がある。
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（特願平
１１−７０８０３）がある。
【０００３】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。
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。
【０００４】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
ループ条光ファイバ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
ループ条光ファイバ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。
【０００５】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。
【０００６】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を伝搬した光との位
相差θがπとなり、図７の系では０となる。
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を伝搬した光との位
相差θがπとなり、図７の系では０となる。
【０００７】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。
【０００８】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 …（式１） 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 …（式１） で表される。
【０００９】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。
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。
【００１０】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。
【００１１】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。
【００１２】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。
【００１３】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
間を伝播するため、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
間を伝播するため、振動や温度変化などの影響を受けや
すい。
【００１４】また、３×３光分岐結合素子によって２／
３πの非相反位相バイアスを得る方法（図１０に示す）
などが知られている。
３πの非相反位相バイアスを得る方法（図１０に示す）
などが知られている。
【００１５】また、偏波変動による検出信号のドリフト
や感度変動を抑えるために、光ファイバ及び光分岐結合
素子を偏波保持型にする方法や、光ファイバループ内に
無偏光素子を挿入する方法などがある。
や感度変動を抑えるために、光ファイバ及び光分岐結合
素子を偏波保持型にする方法や、光ファイバループ内に
無偏光素子を挿入する方法などがある。
【００１６】さらに、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に偏光子
を挿入する方法が知られている。
けにして安定化する方法として接続光ファイバに偏光子
を挿入する方法が知られている。
【００１７】無偏光素子は、伝搬する２つの偏波に光源
のコヒーレンス長以上の光路差を与え、両偏波間の位相
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
以上である必要がある。
のコヒーレンス長以上の光路差を与え、両偏波間の位相
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
以上である必要がある。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】上述の各センサ系にお
いて、受光素子で観測される光ファイバループ内の光路
Ａを伝搬した光と光路Ｂを伝搬した光との位相差θは、
以下の式で表される。
いて、受光素子で観測される光ファイバループ内の光路
Ａを伝搬した光と光路Ｂを伝搬した光との位相差θは、
以下の式で表される。
【００１９】 θ（ｔ）＝φ（ｔ−（ＬＡ＋ＬＲ）・ｎ／ｃ） −φ（ｔ−（Ｌ＋ＬＲ−ＬＡ）・ｎ／ｃ）＋θ０ …（式２） ここで、 φ：加振点における位相変動量 Ｌ：光ファイバループ長 ＬＡ：光路Ａの向きでの加振点から光分岐結合素子まで
の距離 ＬＲ：ループ側光分岐結合素子から受光素子までの距離 ｎ：光ファイバのコア屈折率 ｃ：光速 θ０：静的な状態での初期値（図５，６のときπ、図
７，８のとき０、図９のときπ／２、図１０のとき２π
／３または０） 式１，式２から、干渉信号の変動は加振点（位置）と加
振点での位相変動量に依存することが解る。したがっ
て、位相差θだけでは加振位置の特定や加振位置での位
相変動量（光路長変動量）を知ることが出来ない。
の距離 ＬＲ：ループ側光分岐結合素子から受光素子までの距離 ｎ：光ファイバのコア屈折率 ｃ：光速 θ０：静的な状態での初期値（図５，６のときπ、図
７，８のとき０、図９のときπ／２、図１０のとき２π
／３または０） 式１，式２から、干渉信号の変動は加振点（位置）と加
振点での位相変動量に依存することが解る。したがっ
て、位相差θだけでは加振位置の特定や加振位置での位
相変動量（光路長変動量）を知ることが出来ない。
【００２０】本発明は、上記の問題点を解消した、すな
わち、干渉光強度を観測して加振位置の特定や加振位置
での位相変化量を算出することができる光ファイバリン
グ干渉型センサを提供するものである。
わち、干渉光強度を観測して加振位置の特定や加振位置
での位相変化量を算出することができる光ファイバリン
グ干渉型センサを提供するものである。
【００２１】
【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、本発明は、異なる波長の光ファイバリング干渉
型センサを１つの光ファイバループを共有して構成し、
同時に２つの干渉光強度を観測して加振位置の特定や加
振位置での位相変化量を算出するものである。
ために、本発明は、異なる波長の光ファイバリング干渉
型センサを１つの光ファイバループを共有して構成し、
同時に２つの干渉光強度を観測して加振位置の特定や加
振位置での位相変化量を算出するものである。
【００２２】本発明の光ファイバリング干渉型センサ
は、第１の波長の光源と受光素子とを第１の光分岐結合
素子に接続させ、前記第１の光分岐結合素子の他ポート
と第１の２つの波長分割分岐素子のそれぞれの２個ポー
ト側とを接続させ、第２の波長の光源と受光素子とを第
２の光分岐結合素子に接続させ、前記第２の光部に結合
素子の他ポートと第２の２つの波長分割分岐素子のそれ
ぞれの２個ポート側とを接続させ、前記第１及び第２の
２つの波長分割分岐素子の２個ポート側の１ポートを第
１及び第２同士で接続させるとともに、前記第１と第２
の波長分割分岐素子の１個ポート側間に検出用光ファイ
バを接続させて光ループを形成して成ることを特徴とす
る。
は、第１の波長の光源と受光素子とを第１の光分岐結合
素子に接続させ、前記第１の光分岐結合素子の他ポート
と第１の２つの波長分割分岐素子のそれぞれの２個ポー
ト側とを接続させ、第２の波長の光源と受光素子とを第
２の光分岐結合素子に接続させ、前記第２の光部に結合
素子の他ポートと第２の２つの波長分割分岐素子のそれ
ぞれの２個ポート側とを接続させ、前記第１及び第２の
２つの波長分割分岐素子の２個ポート側の１ポートを第
１及び第２同士で接続させるとともに、前記第１と第２
の波長分割分岐素子の１個ポート側間に検出用光ファイ
バを接続させて光ループを形成して成ることを特徴とす
る。
【００２３】請求項２の本発明光ファイバリング干渉型
センサは、第１の波長の光源と受光素子とを一端が無反
射終端された第１の光分岐結合素子Ａに接続させ、１本
の接続用光ファイバの片端を前記第１の光分岐結合素子
Ａ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１の光分岐結合素子Ｂに接
続させ、第１の２つの波長分割分岐素子それぞれを前記
第１の光分岐結合素子Ｂに接続させ、第２の波長の光源
と受光素子とを一端が無反射終端された第２の光分岐結
合素子Ａに接続させ、１本の接続用光ファイバの片端を
前記第２の光分岐結合素子Ａに接続させ、この接続用光
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の光分岐結合素子Ｂに接続させ、第２の２つの波長分
割分岐素子それぞれを前記第２の光分岐結合素子Ｂに接
続させ、前記第１及び第２の２つの波長分割分岐素子の
２個ポート側の１ポートを第１及び第２同士で接続させ
るとともに、前記第１と第２の波長分割分岐素子の１個
ポート側間に検出用光ファイバを接続させて光ループを
形成して成ることを特徴とする。
センサは、第１の波長の光源と受光素子とを一端が無反
射終端された第１の光分岐結合素子Ａに接続させ、１本
の接続用光ファイバの片端を前記第１の光分岐結合素子
Ａ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１の光分岐結合素子Ｂに接
続させ、第１の２つの波長分割分岐素子それぞれを前記
第１の光分岐結合素子Ｂに接続させ、第２の波長の光源
と受光素子とを一端が無反射終端された第２の光分岐結
合素子Ａに接続させ、１本の接続用光ファイバの片端を
前記第２の光分岐結合素子Ａに接続させ、この接続用光
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の光分岐結合素子Ｂに接続させ、第２の２つの波長分
割分岐素子それぞれを前記第２の光分岐結合素子Ｂに接
続させ、前記第１及び第２の２つの波長分割分岐素子の
２個ポート側の１ポートを第１及び第２同士で接続させ
るとともに、前記第１と第２の波長分割分岐素子の１個
ポート側間に検出用光ファイバを接続させて光ループを
形成して成ることを特徴とする。
【００２４】請求項３の本発明光ファイバリング干渉型
センサは、第１の波長の光源と第１の２つの受光素子と
を第１の３×３光分岐結合素子に接続させ、前記第１の
３×３光分岐結合素子の他ポートと第１の２つの波長分
割分岐素子のそれぞれの２個ポート側とを接続させ、第
２の波長の光源と第２の２つの受光素子とを第２の３×
３光分岐結合素子に接続させ、前記第２の３×３光分岐
結合素子へ他ポートと第２の２つの波長分割分岐素子の
それぞれの２個ポート側とを接続させ、前記第１及び第
２の２つの波長分割分岐素子の２個ポート側の１ポート
を第１及び第２同士で接続させるとともに、前記第１と
第２の波長分割分岐素子の１個ポート側に検出用光ファ
イバを接続させて光ループを形成して成ることを特徴と
する。
センサは、第１の波長の光源と第１の２つの受光素子と
を第１の３×３光分岐結合素子に接続させ、前記第１の
３×３光分岐結合素子の他ポートと第１の２つの波長分
割分岐素子のそれぞれの２個ポート側とを接続させ、第
２の波長の光源と第２の２つの受光素子とを第２の３×
３光分岐結合素子に接続させ、前記第２の３×３光分岐
結合素子へ他ポートと第２の２つの波長分割分岐素子の
それぞれの２個ポート側とを接続させ、前記第１及び第
２の２つの波長分割分岐素子の２個ポート側の１ポート
を第１及び第２同士で接続させるとともに、前記第１と
第２の波長分割分岐素子の１個ポート側に検出用光ファ
イバを接続させて光ループを形成して成ることを特徴と
する。
【００２５】また、上記いずれかの光ファイバリング干
渉型センサも、検出用光ファイバの途中に無偏光素子を
挿入したものであることを特徴とする。
渉型センサも、検出用光ファイバの途中に無偏光素子を
挿入したものであることを特徴とする。
【００２６】また、上記いずれの光ファイバリング干渉
型センサも、検出用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、光分岐結合素子及び波長分
割分岐素子を偏波保持型としたものであることを特徴と
する。
型センサも、検出用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、光分岐結合素子及び波長分
割分岐素子を偏波保持型としたものであることを特徴と
する。
【００２７】
【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に係る光ファイバ
リング干渉型センサの実施例を示すもので、λ１，λ２
の異なる２つの波長光による光リング干渉型センサを構
成している。図２に図１のλ１波長光の光路（イ）とλ
２波長光の光路（ロ）とを分けて示している。図が示す
様に、波長分割分岐素子１１によってλ１，λ２の異な
る２つの波長光が光ファイバリングで合分波され、それ
ぞれの波長光のリング干渉計が構成される。
て説明する。図１は本発明の請求項１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、λ１，λ２
の異なる２つの波長光による光リング干渉型センサを構
成している。図２に図１のλ１波長光の光路（イ）とλ
２波長光の光路（ロ）とを分けて示している。図が示す
様に、波長分割分岐素子１１によってλ１，λ２の異な
る２つの波長光が光ファイバリングで合分波され、それ
ぞれの波長光のリング干渉計が構成される。
【００２８】第１の波長の光源である発光素子１の１ま
たは光入力端子１の１から入力された光λ１は、光路Ｌ
ｉを伝搬し、光分岐結合素子２の１によって長さＬｃ＋
Ｌａ＋Ｌｇ＋Ｌｂ＋Ｌｅのループを時計回りと反時計回
りに伝搬する。この時計回り伝搬光と反時計回り伝搬光
とを光分岐結合素子２の１によって結合され、光路Ｌ ｊ
を伝搬して受光素子５の１または光出力端子５の１に入
射する。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
５の１から出力するものである。同様に、第２の波長の
光源である発光素子１の２または光入力端子１の２から
入力された光λ２が、光分岐結合素子２の２によって長
さＬｆ＋Ｌｂ＋Ｌｄ＋Ｌａ＋Ｌｈのループを時計回りと
反時計回りに伝搬すところのリング干渉計を構成する。
たは光入力端子１の１から入力された光λ１は、光路Ｌ
ｉを伝搬し、光分岐結合素子２の１によって長さＬｃ＋
Ｌａ＋Ｌｇ＋Ｌｂ＋Ｌｅのループを時計回りと反時計回
りに伝搬する。この時計回り伝搬光と反時計回り伝搬光
とを光分岐結合素子２の１によって結合され、光路Ｌ ｊ
を伝搬して受光素子５の１または光出力端子５の１に入
射する。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
５の１から出力するものである。同様に、第２の波長の
光源である発光素子１の２または光入力端子１の２から
入力された光λ２が、光分岐結合素子２の２によって長
さＬｆ＋Ｌｂ＋Ｌｄ＋Ｌａ＋Ｌｈのループを時計回りと
反時計回りに伝搬すところのリング干渉計を構成する。
【００２９】受光素子５の１または光出力端子５の１で
観測される光λ1の時計回り光と反時計回り光との位相
差θ１は、（式２）から θ１（ｔ）＝φ１（ｔ−（Ｌｐ＋Ｌｃ＋Ｌｊ）・ｎ／ｃ） −φ１（ｔ−（Ｌａ−Ｌｐ＋Ｌｇ＋Ｌｂ＋Ｌｅ＋Ｌｊ）・ｎ ／ｃ）＋θ０ …（式３） で表され、受光素子５の２または光出力端子５の２で観
測される光λ２の時計回り光と反時計回り光との位相差
θ２も、 θ２（ｔ）＝φ２（ｔ−（Ｌｐ＋Ｌｄ＋Ｌｂ＋Ｌｆ＋Ｌｌ）・ｎ／ｃ） −φ２（ｔ−（Ｌａ−Ｌｐ＋Ｌｈ＋Ｌｌ）・ｎ／ｃ）＋θ０ …（式４） で表される。φ１とφ２は、それぞれ加振点Ｐにおける
光λ１，光λ２の位相変動量である。
観測される光λ1の時計回り光と反時計回り光との位相
差θ１は、（式２）から θ１（ｔ）＝φ１（ｔ−（Ｌｐ＋Ｌｃ＋Ｌｊ）・ｎ／ｃ） −φ１（ｔ−（Ｌａ−Ｌｐ＋Ｌｇ＋Ｌｂ＋Ｌｅ＋Ｌｊ）・ｎ ／ｃ）＋θ０ …（式３） で表され、受光素子５の２または光出力端子５の２で観
測される光λ２の時計回り光と反時計回り光との位相差
θ２も、 θ２（ｔ）＝φ２（ｔ−（Ｌｐ＋Ｌｄ＋Ｌｂ＋Ｌｆ＋Ｌｌ）・ｎ／ｃ） −φ２（ｔ−（Ｌａ−Ｌｐ＋Ｌｈ＋Ｌｌ）・ｎ／ｃ）＋θ０ …（式４） で表される。φ１とφ２は、それぞれ加振点Ｐにおける
光λ１，光λ２の位相変動量である。
【００３０】また、φ１とφ２は同一の光路長変動によ
って起こるため、 λ１φ１＝λ２φ２ …（式５） となる。（式３）（式４）（式５）の中で、未知数はＬ
ｐ，φ１，φ２だけであり、測定系が定まれば他の数は
既知である。従って、この連立方程式を解くことで、Ｌ
ｐ，φ１，φ２を得ることが出来る。
って起こるため、 λ１φ１＝λ２φ２ …（式５） となる。（式３）（式４）（式５）の中で、未知数はＬ
ｐ，φ１，φ２だけであり、測定系が定まれば他の数は
既知である。従って、この連立方程式を解くことで、Ｌ
ｐ，φ１，φ２を得ることが出来る。
【００３１】簡略化のために、光がリング干渉計を通過
する時間内では、φ１（φ２）の時間微分値がほとんど
変動しない、即ち加振周波数をｆとするとｆ＜＜ｃ／
｛ｎ・（Ｌａ＋Ｌｂ＋Ｌｃ＋Ｌｅ＋Ｌｇ＋Ｌｉ＋
Ｌｊ）｝かつｆ＜＜ｃ／｛ｎ・（Ｌａ＋Ｌｂ＋Ｌｄ＋Ｌ
ｆ＋Ｌｈ＋Ｌｋ＋Ｌｌ）｝であるとすると、Ｌｐ，
φ１，φ２は次のように表すことができる。
する時間内では、φ１（φ２）の時間微分値がほとんど
変動しない、即ち加振周波数をｆとするとｆ＜＜ｃ／
｛ｎ・（Ｌａ＋Ｌｂ＋Ｌｃ＋Ｌｅ＋Ｌｇ＋Ｌｉ＋
Ｌｊ）｝かつｆ＜＜ｃ／｛ｎ・（Ｌａ＋Ｌｂ＋Ｌｄ＋Ｌ
ｆ＋Ｌｈ＋Ｌｋ＋Ｌｌ）｝であるとすると、Ｌｐ，
φ１，φ２は次のように表すことができる。
【００３２】
【数１】 なお、θ１（ｔ），θ２（ｔ）は（式１）より、センサ
の測定系が定まればＰ ｉ，Ｐｃが既知なので、受光素子
で検出される光強度Ｐｐｄから求めることが出来る。
の測定系が定まればＰ ｉ，Ｐｃが既知なので、受光素子
で検出される光強度Ｐｐｄから求めることが出来る。
【００３３】図３は本発明の請求項２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、本発明を従
来の図７に適用したものである。各光路長を図に示すよ
うにすることにより前記の式からＬｐ，φ１，φ２を得
ることが出来る。
リング干渉型センサの実施例を示すもので、本発明を従
来の図７に適用したものである。各光路長を図に示すよ
うにすることにより前記の式からＬｐ，φ１，φ２を得
ることが出来る。
【００３４】また、図４は本発明の請求項３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、本発
明を従来の図１０に適用したものである。なお、図４の
光分岐結合素子の４１及び４２を除いて発光素子または
光入力端子１から直接３×３光分岐結合素子４０に接続
光ファイバを接続してもよい。
ァイバリング干渉型センサの実施例を示すもので、本発
明を従来の図１０に適用したものである。なお、図４の
光分岐結合素子の４１及び４２を除いて発光素子または
光入力端子１から直接３×３光分岐結合素子４０に接続
光ファイバを接続してもよい。
【００３５】同様に各光路長を図４に示したようにする
ことにより前記の式からＬｐ，φ１，φ２を得ることが
出来る。
ことにより前記の式からＬｐ，φ１，φ２を得ることが
出来る。
【００３６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の光ファイ
バリング干渉型センサによれば、加振位置の特定や加振
位置での位相変動量（光路長変動量）を算出することが
できる。
バリング干渉型センサによれば、加振位置の特定や加振
位置での位相変動量（光路長変動量）を算出することが
できる。
【図１】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２】図１の２つの波長光の光路を分けて示したもの
で、（イ）はλ１の光路、（ロ）はλ２の光路を示す。
で、（イ）はλ１の光路、（ロ）はλ２の光路を示す。
【図３】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
スを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。
スを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。
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。
【図１０】従来の３×３光分岐結合素子を用いることに
より２π／３の非相反位相バイアスを実現する光ファイ
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。
より２π／３の非相反位相バイアスを実現する光ファイ
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。
１ 光源（発光素子） ２ 光分岐結合素子 ３ 光ファイバ ５ 受光素子 １１ 波長分割分岐素子 ４０ ３×３光分岐結合素子
───────────────────────────────────────────────────── 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） 2F064 FF06 GG04 GG17 GG24 HH01 2F105 BB01 DD01 DE03 DE27
Claims (5)
- 【請求項１】 第１の波長の光源と受光素子とを第１の
光分岐結合素子に接続させ、前記第１の光分岐結合素子
の他ポートと第１の２つの波長分割分岐素子のそれぞれ
の２個ポート側とを接続させ、 第２の波長の光源と受光素子とを第２の光分岐結合素子
に接続させ、前記第２の光分岐結合素子の他ポートと第
２の２つの波長分割分岐素子のそれぞれの２個ポート側
とを接続させ、 前記第１及び第２の２つの波長分割分岐素子の２個ポー
ト側の１ポートを第１及び第２同士で接続させるととも
に、前記第１と第２の波長分割分岐素子の１個ポート側
間に検出用光ファイバを接続させて光ループを形成して
成る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２】 第１の波長の光源と受光素子とを一端が
無反射終端された第１の光分岐結合素子Ａに接続させ、
１本の接続用光ファイバの片端を前記第１の光分岐結合
素子Ａ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１の光分岐結合素子Ｂ
に接続させ、第１の２つの波長分割分岐素子それぞれを
前記第１の光分岐結合素子Ｂに接続させ、 第２の波長の光源と受光素子とを一端が無反射終端され
た第２の光分岐結合素子Ａに接続させ、１本の接続用光
ファイバの片端を前記第２の光分岐結合素子Ａに接続さ
せ、この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の光分岐結合素子Ｂに接続させ、第
２の２つの波長分割分岐素子それぞれを前記第２の光分
岐結合素子Ｂに接続させ、 前記第１及び第２の２つの波長分割分岐素子の２個ポー
ト側の１ポートを第１及び第２同士で接続させるととも
に、前記第１と第２の波長分割分岐素子の１個ポート側
間に検出用光ファイバを接続させて光ループを形成して
成る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３】 第１の波長の光源と第１の２つの受光素
子とを第１の３×３光分岐結合素子に接続させ、前記第
１の３×３光分岐結合素子の他ポートと第１の２つの波
長分割分岐素子のそれぞれの２個ポート側とを接続さ
せ、 第２の波長の光源と第２の２つの受光素子とを第２の３
×３光分岐結合素子に接続させ、前記第２の３×３光分
岐結合素子の他ポートと第２の２つの波長分割分岐素子
のそれぞれの２個ポート側とを接続させ、 前記第１及び第２の２つの波長分割分岐素子の２個ポー
ト側の１ポートを第１及び第２同士で接続させるととも
に、前記第１と第２の波長分割分岐素子の１個ポート側
間に検出用光ファイバを接続させて光ループを形成して
成る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４】 検出用光ファイバの途中に無偏光素子を
挿入したものであることを特徴とする請求項１，２、又
は３記載の光ファイバリング干渉型センサ。 - 【請求項５】 検出用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、光分岐結合素子及び波長
分割分岐素子を偏波保持型としたものであることを特徴
とする請求項１，２、又は３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 |
|---|---|---|---|
| JP2001175965A JP2002365058A (ja) | 2001-06-11 | 2001-06-11 | 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 |
|---|---|---|---|
| JP2001175965A JP2002365058A (ja) | 2001-06-11 | 2001-06-11 | 光ファイバリング干渉型センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002365058A true JP2002365058A (ja) | 2002-12-18 |
Family
ID=19017019
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001175965A Pending JP2002365058A (ja) | 2001-06-11 | 2001-06-11 | 光ファイバリング干渉型センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002365058A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007198973A (ja) * | 2006-01-27 | 2007-08-09 | Matsushita Electric Works Ltd | フェンス振動センサ装置 |
| JP2007232413A (ja) * | 2006-02-27 | 2007-09-13 | Fujikura Ltd | 光ファイバリング干渉型センサ及び接続用クロージャ |
| JP2008128926A (ja) * | 2006-11-24 | 2008-06-05 | Fujifilm Corp | 光断層画像化装置 |
| JP2008544395A (ja) * | 2005-06-21 | 2008-12-04 | ノースロップ グルーマン コーポレーション | 多波長センサアレイ |
| CN101886925A (zh) * | 2010-05-27 | 2010-11-17 | 北京大学 | 基于载波调制的多波长干涉式光纤陀螺 |
| CN112697124A (zh) * | 2020-12-22 | 2021-04-23 | 浙江大学 | 闭环谐振式光学陀螺的方波正交解调实现方法及装置 |
-
2001
- 2001-06-11 JP JP2001175965A patent/JP2002365058A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP4665779B2 (ja) * | 2006-01-27 | 2011-04-06 | パナソニック電工株式会社 | フェンス振動センサ装置 |
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| CN112697124A (zh) * | 2020-12-22 | 2021-04-23 | 浙江大学 | 闭环谐振式光学陀螺的方波正交解调实现方法及装置 |
| CN112697124B (zh) * | 2020-12-22 | 2022-04-26 | 浙江大学 | 闭环谐振式光学陀螺的方波正交解调实现方法及装置 |
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20060124 |
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