JP2002527731A - ファイバ型光センサ - Google Patents
ファイバ型光センサInfo
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
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- G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
- G01D5/26—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light
- G01D5/32—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light
- G01D5/34—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells
- G01D5/353—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells influencing the transmission properties of an optical fibre
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- G01D5/35322—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells influencing the transmission properties of an optical fibre using an interferometer arrangement using interferometer with one loop with several directions of circulation of the light, e.g. Sagnac interferometer
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Abstract
(57)【要約】
単一の広帯域Ｅｒ添加ファイバ光源（１０）および単一のＩｎＧａＡｓ検出器（１５０）を４０ｋｍ長さのセンサループ（９０）と共に用いるサニャック干渉計あるいはループ型干渉計が、開示されている。波長分割多重化器（５０）が、光源（１０）からの広帯域光をスペクトル的に二つのサブ帯域に分割し、その際異なる光路が、スペクトル的に異なる分割されたサブ帯域に位置する光に対して光源（１０）および検出器（１５０）間に画成される。二つの光路が、異なる周波数において二つの信号を変調する別個の位相変調器（７０、１３０）を備えており、また、センサループ（９０）に対して異なる位置に位置する別個の遅延ループを備えている。二つの別個のサニャックループが、単一のセンサループ（９０）、光源（１０）および検出器（１５０）を備えていることが有効である。標準の位相ロックされたループ技術が、二つのループを通過した信号から情報を抽出し、センサループ（９０）に加えられる機械的あるいは熱的な乱れの位置を決定するために使うことができる。
Description
【０００１】
本発明は、ファイバセンサに関し、特に、例えば、機械的あるいは温度的な乱
れを検出するサイクル干渉計あるいはサニャック型リング干渉計に関する。
れを検出するサイクル干渉計あるいはサニャック型リング干渉計に関する。
【０００２】
サニャック干渉計あるいはサイクル干渉計は、既存の干渉計の一つとして知ら
れている。初期において、干渉計は、複数の反射鏡を配置してループの回りに光
を反射していた。続いて、レーザダイオードおよび光ファイバの出現が、長い光
路長を備えたサニャック干渉計の開発を可能にした。光源が、ループの形に形成
された光ファイバによる導波路に投射できるようになった。
れている。初期において、干渉計は、複数の反射鏡を配置してループの回りに光
を反射していた。続いて、レーザダイオードおよび光ファイバの出現が、長い光
路長を備えたサニャック干渉計の開発を可能にした。光源が、ループの形に形成
された光ファイバによる導波路に投射できるようになった。
【０００３】 近年では、ループの中心ではない位置において生じる機械的なあるいは熱的な
乱れを見出そうとする多くの提案が提唱されている。このような構成は、Ｊ．Ｐ
．Ｄａｋｉｎ、Ｄ．Ａ．Ｐｅａｒｃｅ、Ａ．Ｐ．Ｓｔｒｏｎｇ、および、Ｃ．Ａ
．ＷａｄｅによってＰｒｏｃｅｅｄｉｎｇ ＳＰＩＥ、ｖｏｌ ８３８（１９８
７）に“Ａ ｎｏｖｅｌ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ ｏｐｔｉｃａｌ ｆｉｂｒ
ｅ ｓｅｎｓｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｅｎａｂｌｉｎｇ ｌｏｃａｔｉｏｎ ｏ
ｆ ｄｉｓｔｕｒｂａｎｃｅｓ ｉｎ ａ Ｓａｇｎａｃ ｌｏｏｐ ｉｎｔｅ
ｒｆｅｒｏｍｅｔｅｒ”に示されている。この技術は、サニャック干渉計におけ
る光の逆方向伝播に基づいている。位相摂動、Φ、がセンサループ中心からｚの
距離において生じたとき、一方の方向へ移動する光を他方の方向へ移動する光の
前に位相変調する。これは、ループの出力において結合されるとき干渉する２本
の復帰してくる逆方向伝播波連間の正味の位相変調ΔΦを生じる。Ｄａｋｉｎな
どによる上述した参考文献においては、ΔΦは、
乱れを見出そうとする多くの提案が提唱されている。このような構成は、Ｊ．Ｐ
．Ｄａｋｉｎ、Ｄ．Ａ．Ｐｅａｒｃｅ、Ａ．Ｐ．Ｓｔｒｏｎｇ、および、Ｃ．Ａ
．ＷａｄｅによってＰｒｏｃｅｅｄｉｎｇ ＳＰＩＥ、ｖｏｌ ８３８（１９８
７）に“Ａ ｎｏｖｅｌ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ ｏｐｔｉｃａｌ ｆｉｂｒ
ｅ ｓｅｎｓｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｅｎａｂｌｉｎｇ ｌｏｃａｔｉｏｎ ｏ
ｆ ｄｉｓｔｕｒｂａｎｃｅｓ ｉｎ ａ Ｓａｇｎａｃ ｌｏｏｐ ｉｎｔｅ
ｒｆｅｒｏｍｅｔｅｒ”に示されている。この技術は、サニャック干渉計におけ
る光の逆方向伝播に基づいている。位相摂動、Φ、がセンサループ中心からｚの
距離において生じたとき、一方の方向へ移動する光を他方の方向へ移動する光の
前に位相変調する。これは、ループの出力において結合されるとき干渉する２本
の復帰してくる逆方向伝播波連間の正味の位相変調ΔΦを生じる。Ｄａｋｉｎな
どによる上述した参考文献においては、ΔΦは、
【０００４】
【数２】
【０００５】 によって与えられる。ここで、Ｖgは、導かれる光の群速度である。
【０００６】 初期の構成においては、ｄΦ／ｄｔの値は、サニャック干渉計内を一方向に伝
わる光の一部分が光源から直接導かれた光と干渉していることが分かった。光源
の周波数揺動による位相雑音を減らすために、後者は、バランスされた光路を備
えたファイバマッハ・ツェンダー配置を形成するファイバループを経由して適当
に遅延された。
わる光の一部分が光源から直接導かれた光と干渉していることが分かった。光源
の周波数揺動による位相雑音を減らすために、後者は、バランスされた光路を備
えたファイバマッハ・ツェンダー配置を形成するファイバループを経由して適当
に遅延された。
【０００７】 さらに、最近、ツインサニャック干渉計構成を用いる種々の体系が、精密にバ
ランスされた光路を必要としないものとして提案されている。これらの体系は、
実験室での状態ではあるが、８００ｍまでのセンサループ長にわたっての乱れの
発見を可能にした。例えば、ツイン光源（波長多重化した）装置が、“Ｄｕａｌ
ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｓａｇｎａｃ−Ｍｉｃｈｅｌｓｏｎ ｄｉｓｔｒｉｂ
ｕｔｅｄ ｏｐｔｉｃａｌ ｆｉｂｒｅ ｓｅｎｓｏｒ” Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎ
ｇｓ ＳＰＩＥ ｐｐ２８３８−２８３４（１９９６）および“Ａ ｄｉｓｔｒ
ｉｂｕｔｅｄ ｄｕａｌ ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｓａｇｎａｃ ｓｅｎｓｏｒ
ｉｍｐａｃｔ ｓｅｎｓｏｒ”Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ ａｎｄ ｏｐｔｉｃａｌ
ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｌｅｔｔｅｒｓ、ｖｏｌ１７、 Ｎｏ．３、ｐｐ１７０−１７３（１９９８）誌に、Ｓ．Ｊ．Ｓｐａｍｍｅｒ、Ａ
．Ａ．Ｃｈｔｃｈｅｒｂａｋｏｖ、および、Ｐ．Ｌ．Ｓｗａｒｔによって開示さ
れている。指向性のある３ｄＢカプラとツイン検出器を備えたその他の実質的に
損失性を持つ配列が、例えば、Ｓ．Ｊ．Ｓｐａｍｍｅｒ、Ｐ．Ｌ．Ｓｗａｒｔ、
Ａ．Ｂｏｏｓｅｎ“Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｉｃ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ
ｆｉｂｒｅ ｏｐｔｉｃａｌ ｓｅｎｓｏｒ”Ａｐｐｌｉｅｄ Ｏｐｔｉｃｓ
、ｖｏｌ３５、Ｎｏ２２、ｐｐ４５２２−４５２３、（１９９６）、Ｅ．Ｒｏｎ
ｎｅｋｌｅｉｖｅ、Ｋ．Ｂｌｏｔｅｋｊａｅｒ、Ｋ．Ｋｒａｎｋｅｓ、“Ｄｉｓ
ｔｒｉｂｕｔｅｄ ｆｉｂｒｅ ｓｅｎｓｏｒ ｆｏｒ ｌｏｃａｔｉｏｎ ｏ
ｆ ｄｉｓｔｕｒｂａｎｃｅｓ”Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ９th ＯＦＳ、ＰＤ
７（１９９３）、Ｘ．Ｆａｎｇ“Ａ ｖａｒｉａｂｌｅ ｌｏｏｐ Ｓａｇｎａ
ｃ ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｅｒ ｆｏｒ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ ｉｍｐ
ａｃｔ ｓｅｎｓｉｎｇ”Ｏｐｔｉｃｓ ｌｅｔｔｅｒｓ ｖｏｌ２１、Ｎｏ６
（１９９６）、および、米国特許第５、０４６、８４８号に示されている。
ランスされた光路を必要としないものとして提案されている。これらの体系は、
実験室での状態ではあるが、８００ｍまでのセンサループ長にわたっての乱れの
発見を可能にした。例えば、ツイン光源（波長多重化した）装置が、“Ｄｕａｌ
ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｓａｇｎａｃ−Ｍｉｃｈｅｌｓｏｎ ｄｉｓｔｒｉｂ
ｕｔｅｄ ｏｐｔｉｃａｌ ｆｉｂｒｅ ｓｅｎｓｏｒ” Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎ
ｇｓ ＳＰＩＥ ｐｐ２８３８−２８３４（１９９６）および“Ａ ｄｉｓｔｒ
ｉｂｕｔｅｄ ｄｕａｌ ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｓａｇｎａｃ ｓｅｎｓｏｒ
ｉｍｐａｃｔ ｓｅｎｓｏｒ”Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ ａｎｄ ｏｐｔｉｃａｌ
ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｌｅｔｔｅｒｓ、ｖｏｌ１７、 Ｎｏ．３、ｐｐ１７０−１７３（１９９８）誌に、Ｓ．Ｊ．Ｓｐａｍｍｅｒ、Ａ
．Ａ．Ｃｈｔｃｈｅｒｂａｋｏｖ、および、Ｐ．Ｌ．Ｓｗａｒｔによって開示さ
れている。指向性のある３ｄＢカプラとツイン検出器を備えたその他の実質的に
損失性を持つ配列が、例えば、Ｓ．Ｊ．Ｓｐａｍｍｅｒ、Ｐ．Ｌ．Ｓｗａｒｔ、
Ａ．Ｂｏｏｓｅｎ“Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｉｃ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ
ｆｉｂｒｅ ｏｐｔｉｃａｌ ｓｅｎｓｏｒ”Ａｐｐｌｉｅｄ Ｏｐｔｉｃｓ
、ｖｏｌ３５、Ｎｏ２２、ｐｐ４５２２−４５２３、（１９９６）、Ｅ．Ｒｏｎ
ｎｅｋｌｅｉｖｅ、Ｋ．Ｂｌｏｔｅｋｊａｅｒ、Ｋ．Ｋｒａｎｋｅｓ、“Ｄｉｓ
ｔｒｉｂｕｔｅｄ ｆｉｂｒｅ ｓｅｎｓｏｒ ｆｏｒ ｌｏｃａｔｉｏｎ ｏ
ｆ ｄｉｓｔｕｒｂａｎｃｅｓ”Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ９th ＯＦＳ、ＰＤ
７（１９９３）、Ｘ．Ｆａｎｇ“Ａ ｖａｒｉａｂｌｅ ｌｏｏｐ Ｓａｇｎａ
ｃ ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｅｒ ｆｏｒ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ ｉｍｐ
ａｃｔ ｓｅｎｓｉｎｇ”Ｏｐｔｉｃｓ ｌｅｔｔｅｒｓ ｖｏｌ２１、Ｎｏ６
（１９９６）、および、米国特許第５、０４６、８４８号に示されている。
【０００８】 ３ｄＢカプラを備えたデュアルサニャックシステムの最小の理論的な損失は、
それぞれのサニャック干渉計において２４ｄＢである。
それぞれのサニャック干渉計において２４ｄＢである。
【０００９】 本発明によれば、乱れを検出するサニャック干渉計が提供され、干渉計は、波
長λsの範囲の光信号を発生させる光源と、光源によって発生された光信号を受
ける受光器と、光源と受光器との両方に光学的に接続される光ファイバループセ
ンサと、前記光源に光学的に接続され、前記光源から受けた光信号を第１および
第２の分割信号チャンネルにスペクトル的に分割する第１の光学的な分割手段で
あって、第１の分割信号チャンネルが、λ1に中心を備えた波長範囲を備え、第
２の分割信号チャンネルが、λ2に中心を備えた波長範囲を備え、その際、λ1と
λ2の両方がのλsサブセットであり、その際、λ1に中心を備えた波長範囲に含
まれる電磁エネルギが、λ2に中心を備えた波長範囲に含まれる電磁エネルギと
ほとんど重なり合わないようにした第１の光学的な分割手段と、光学的な検出器
と光学的に接続された第１の光学的な結合手段とから構成されており、第１の分
割信号チャンネルが、センサループを介して光学的な分割手段と光学的な結合手
段との間に第１の光路に沿って形成され、第２の分割信号チャンネルが、センサ
ループを介して光学的な分割手段と光学的な結合手段との間に第１の光路とは異
なる第２の光路に沿って形成され、第１の光路が、第１の周波数において第１の
分割信号チャンネルにおける光の位相角度を変調するように配置された第１の光
学的な位相角度変調手段を備え、第１の光路が、センサループ周囲の中心でない
第１の位置に中心を備える全体的な光路長を備え、第２の光路が、第１の周波数
とは異なる第２の周波数において第２の分割信号チャンネルにおける光の位相角
度を変調するように配置された第２の光学的な位相角度変調手段を備え、第２の
光路が、センサループ周囲の第１の位置とは異なる中心でない第２の位置に中心
を備える全体的な光路長を備え、第１の光学的な結合手段が、第１および第２の
分割信号チャンネルにおける位相変調された光を複合信号に結合するように配置
されており、受光器が、この複合光信号を受け、第１および第２の光路を伝わっ
てきた光から生じる信号変化をこの複合光信号から抽出し、センサループ周囲の
乱れの距離が、この信号変化に対応して決定できるように配置されている。
長λsの範囲の光信号を発生させる光源と、光源によって発生された光信号を受
ける受光器と、光源と受光器との両方に光学的に接続される光ファイバループセ
ンサと、前記光源に光学的に接続され、前記光源から受けた光信号を第１および
第２の分割信号チャンネルにスペクトル的に分割する第１の光学的な分割手段で
あって、第１の分割信号チャンネルが、λ1に中心を備えた波長範囲を備え、第
２の分割信号チャンネルが、λ2に中心を備えた波長範囲を備え、その際、λ1と
λ2の両方がのλsサブセットであり、その際、λ1に中心を備えた波長範囲に含
まれる電磁エネルギが、λ2に中心を備えた波長範囲に含まれる電磁エネルギと
ほとんど重なり合わないようにした第１の光学的な分割手段と、光学的な検出器
と光学的に接続された第１の光学的な結合手段とから構成されており、第１の分
割信号チャンネルが、センサループを介して光学的な分割手段と光学的な結合手
段との間に第１の光路に沿って形成され、第２の分割信号チャンネルが、センサ
ループを介して光学的な分割手段と光学的な結合手段との間に第１の光路とは異
なる第２の光路に沿って形成され、第１の光路が、第１の周波数において第１の
分割信号チャンネルにおける光の位相角度を変調するように配置された第１の光
学的な位相角度変調手段を備え、第１の光路が、センサループ周囲の中心でない
第１の位置に中心を備える全体的な光路長を備え、第２の光路が、第１の周波数
とは異なる第２の周波数において第２の分割信号チャンネルにおける光の位相角
度を変調するように配置された第２の光学的な位相角度変調手段を備え、第２の
光路が、センサループ周囲の第１の位置とは異なる中心でない第２の位置に中心
を備える全体的な光路長を備え、第１の光学的な結合手段が、第１および第２の
分割信号チャンネルにおける位相変調された光を複合信号に結合するように配置
されており、受光器が、この複合光信号を受け、第１および第２の光路を伝わっ
てきた光から生じる信号変化をこの複合光信号から抽出し、センサループ周囲の
乱れの距離が、この信号変化に対応して決定できるように配置されている。
【００１０】 本発明は、２本の別個の光路を備えるが、単一の光源と単一の検出器を備える
サニャックループ干渉計体系を提供するものである。得られた体系は、最小の理
論的な損失が非常に低く、従って、複数の光源および／あるいは検出器を用いる
従来の構成に比べて低コストで製造ができる。
サニャックループ干渉計体系を提供するものである。得られた体系は、最小の理
論的な損失が非常に低く、従って、複数の光源および／あるいは検出器を用いる
従来の構成に比べて低コストで製造ができる。
【００１１】 好ましくは、第１の分割信号チャンネルは、第１の光学的な位相角度変調手段
、センサループ、第１の遅延ループを画成するファイバの第１の長さを順に通過
することによって光学的な分割手段と光学的な結合手段との間に第１の光路を画
成し、その際、第１の光路の中心が、センサループの中心からずれることになる
。
、センサループ、第１の遅延ループを画成するファイバの第１の長さを順に通過
することによって光学的な分割手段と光学的な結合手段との間に第１の光路を画
成し、その際、第１の光路の中心が、センサループの中心からずれることになる
。
【００１２】 この場合、第２の分割信号チャンネルは、第２の遅延ループを画成するファイ
バの第２の長さ、前記センサループ、および、前記第２の光学的な位相角度変調
手段を順に通過することによって前記光学的な分割手段と前記光学的な結合手段
の間に前記第２の光路を画成するようにし、その際、前記第２の光路の中心が、
前記第１の光路の中心からずれた方向とは反対の方向に前記センサループの中心
からずれるようにする。
バの第２の長さ、前記センサループ、および、前記第２の光学的な位相角度変調
手段を順に通過することによって前記光学的な分割手段と前記光学的な結合手段
の間に前記第２の光路を画成するようにし、その際、前記第２の光路の中心が、
前記第１の光路の中心からずれた方向とは反対の方向に前記センサループの中心
からずれるようにする。
【００１３】 光学的な分割手段は、例えば、波長分割多重化器（ＷＤＭ）でもよい。光源は
、レーザダイオード発生による広帯域、低コヒーレンス長光により励起される単
一の超発光ファイバ光源でもよい。検出器は、単一のＰ型真性ｎ型（ＰＩＮ）半
導体フォトダイオードでもよく、第１および第２の光学的な位相角度変調手段は
、例えば、ピエゾ電気（ＰＺＴ）装置でもよい。
、レーザダイオード発生による広帯域、低コヒーレンス長光により励起される単
一の超発光ファイバ光源でもよい。検出器は、単一のＰ型真性ｎ型（ＰＩＮ）半
導体フォトダイオードでもよく、第１および第２の光学的な位相角度変調手段は
、例えば、ピエゾ電気（ＰＺＴ）装置でもよい。
【００１４】 第１の光学的な位相角度変調手段における第１の周波数と第２の光学的な位相
角度変調手段における第２の周波数は、それぞれ第１および第２の光路を介して
光源と検出器との間に画成された第１および第２の干渉計ループのそれぞれにお
ける固有周波数であることが好ましい。
角度変調手段における第２の周波数は、それぞれ第１および第２の光路を介して
光源と検出器との間に画成された第１および第２の干渉計ループのそれぞれにお
ける固有周波数であることが好ましい。
【００１５】 受光器は、例えば、フォトダイオード光学検出器、低雑音プリアンプ、適した
信号処理ソフトウェアあるいはハードウエアを備えてもよい。これにより、光信
号振幅の変化に対応するそれらの振幅変調された成分を、複合されかつ検出され
る信号から抽出できる。光信号振幅の変化は、換言すれば、位相バイアス手段に
よって与えられる位相変調と同様に乱れから生じる。
信号処理ソフトウェアあるいはハードウエアを備えてもよい。これにより、光信
号振幅の変化に対応するそれらの振幅変調された成分を、複合されかつ検出され
る信号から抽出できる。光信号振幅の変化は、換言すれば、位相バイアス手段に
よって与えられる位相変調と同様に乱れから生じる。
【００１６】 この乱れが生じたセンサループ上の距離ｚは、第１の周波数において変調され
た位相である光から生じた基本波成分および第２高調波成分と、第２の周波数に
おいて変調された位相である光から生じた基本波成分および第２高調波成分との
比を計算することによって決定されることが好ましい。
た位相である光から生じた基本波成分および第２高調波成分と、第２の周波数に
おいて変調された位相である光から生じた基本波成分および第２高調波成分との
比を計算することによって決定されることが好ましい。
【００１７】 その場合、この比は、ｘをバイアス変調深さとし、ａ1およびａ2を定数とし、
Ｌを前記センサループの長さとし、Ｌ1を前記第１の遅延ループの長さとし、Ｌ2 を前記第２の遅延ループの長さとし、および、Ｊ1およびＪ2を１次および２次の
ベッセル関数としたとき、以下の式によって与えられる。
Ｌを前記センサループの長さとし、Ｌ1を前記第１の遅延ループの長さとし、Ｌ2 を前記第２の遅延ループの長さとし、および、Ｊ1およびＪ2を１次および２次の
ベッセル関数としたとき、以下の式によって与えられる。
【００１８】
【数３】
【００１９】 本発明の更なる態様において、光ファイバ乱れ検出システムのための新規な構
成が、サニャックループをベースにして提供され、その際単一の広帯域光源から
の光は、異なる波長を備えた２本の別個のスペクトル成分に分割され、この光の
この成分は、波長依存分割部材（例えば、光ファイバベースの波長分割多重化器
成分）を用いて導かれ、従って、光は、２本の別個のサニャックループを通過し
、それぞれの光路は、この光の前記成分の波長領域に従って決定され、その際、
それぞれの波長領域における光は、２個の位相バイアス部材のそれぞれによって
異なる周波数において位相変調され、それぞれは、異なる変調周波数においてお
よび２本の選択された波長依存路のそれぞれの一つに対して独特のファイバ路に
おける点において作動し、その際、それぞれの波長成分は、ファイバあるいはフ
ァイバケーブルの共通の検出部分を通過する前後に、異なる光学的な遅延路を通
過し、この共通の検出部分は、乱れの検出の必要な部分であり、２本の独立した
光路からの出力光のすべてが単一の光学的検出器に結合される部分であり、２本
のループからの別個の出力は、次いで、位相変調器の位相バイアス周波数におい
て変調成分の検出により復号化される。
成が、サニャックループをベースにして提供され、その際単一の広帯域光源から
の光は、異なる波長を備えた２本の別個のスペクトル成分に分割され、この光の
この成分は、波長依存分割部材（例えば、光ファイバベースの波長分割多重化器
成分）を用いて導かれ、従って、光は、２本の別個のサニャックループを通過し
、それぞれの光路は、この光の前記成分の波長領域に従って決定され、その際、
それぞれの波長領域における光は、２個の位相バイアス部材のそれぞれによって
異なる周波数において位相変調され、それぞれは、異なる変調周波数においてお
よび２本の選択された波長依存路のそれぞれの一つに対して独特のファイバ路に
おける点において作動し、その際、それぞれの波長成分は、ファイバあるいはフ
ァイバケーブルの共通の検出部分を通過する前後に、異なる光学的な遅延路を通
過し、この共通の検出部分は、乱れの検出の必要な部分であり、２本の独立した
光路からの出力光のすべてが単一の光学的検出器に結合される部分であり、２本
のループからの別個の出力は、次いで、位相変調器の位相バイアス周波数におい
て変調成分の検出により復号化される。
【００２０】 本発明は、また、初期の光学的な検出の後に、２本の別個の光路が単一の光源
と単一の検出器間に配置され、それらの別個の光路を通過する信号が分離される
サニャックループに発展するものであり、これは、異なる電子的な基準信号によ
ってそれぞれ駆動される別個の電子的なロックイン増幅器を用いて光学的な検出
器の出力における周波数依存の電子的な検出によって行なわれ、これらの基準信
号のそれぞれは、２本の別個の光路におけるそれぞれを通過する光信号に加えら
れる位相変調成分および第２の高調波成分に対応する。
と単一の検出器間に配置され、それらの別個の光路を通過する信号が分離される
サニャックループに発展するものであり、これは、異なる電子的な基準信号によ
ってそれぞれ駆動される別個の電子的なロックイン増幅器を用いて光学的な検出
器の出力における周波数依存の電子的な検出によって行なわれ、これらの基準信
号のそれぞれは、２本の別個の光路におけるそれぞれを通過する光信号に加えら
れる位相変調成分および第２の高調波成分に対応する。
【００２１】
図１は、本発明により具体化されたファイバ型光センサの構成の概略を示す。
センサは、広帯域で低いコヒーレンス長の光源１０からの光の供給を受ける。好
ましい実施例においては、９８０ｎｍにおいて８０ｍＷで作動するＮｏｒｔｅｌ
ＬＣ９１−２０のようなレーザダイオードポンプが、好ましくはＥｒ添加ケイ
素ベースのファイバである超発光ファイバ光源を励起するために用いられる。超
発光ＬＥＤあるいはマルチ波長レーザ（あるいはレーザの集合体）が、代わりに
用いられてもよい。マルチ波長レーザの場合には、光源に必要な低コヒーレンス
長が、コヒーレンス長を適当に短くするために高速度の変調器を必要とする。
センサは、広帯域で低いコヒーレンス長の光源１０からの光の供給を受ける。好
ましい実施例においては、９８０ｎｍにおいて８０ｍＷで作動するＮｏｒｔｅｌ
ＬＣ９１−２０のようなレーザダイオードポンプが、好ましくはＥｒ添加ケイ
素ベースのファイバである超発光ファイバ光源を励起するために用いられる。超
発光ＬＥＤあるいはマルチ波長レーザ（あるいはレーザの集合体）が、代わりに
用いられてもよい。マルチ波長レーザの場合には、光源に必要な低コヒーレンス
長が、コヒーレンス長を適当に短くするために高速度の変調器を必要とする。
【００２２】 光源１０は、公称値損失３ｄＢを備える第１の光学的カプラ２０を介してポラ
ライザ３０に接続されている。このポラライザ３０は、例えば、Ｓｉｆａｍ Ｓ
Ｐ１５装置であることができる。当該技術に通常の知識を備える者には周知のよ
うに、このポラライザは、センサ内で光学的な相反性を維持していることが好ま
しい。
ライザ３０に接続されている。このポラライザ３０は、例えば、Ｓｉｆａｍ Ｓ
Ｐ１５装置であることができる。当該技術に通常の知識を備える者には周知のよ
うに、このポラライザは、センサ内で光学的な相反性を維持していることが好ま
しい。
【００２３】 ポラライザ３０の出力は、第２の３ｄＢ光学的カプラ４０における二つの入力
の第１に接続されている。この第２の光学的カプラ４０は、そのポートの一方が
使われていない双方向４ポート装置であり、従って、説明を簡単にするために、
この第２の光学的カプラ４０は、二つの入力と単一の出力を備えていると考える
ことにする。第２の光学的カプラ４０の出力は、双円錐融合ファイバテーパＷＤ
Ｍのような第１の波長分割多重器（ＷＤＭ）５０あるいは内部誘電体フィルタに
基づいたＷＤＭに接続される。この装置は、スペクトル的に光源１０によって発
生された広帯域光を二つのより狭い帯域のチャンネルに分割する。例えば、上述
したような装置を使って、センサの後方ＡＳＥは、１５５５ｎｍの中心波長を備
えた光を供給するとともに４０ｎｍのＦＷＨＭ帯域を持つ１ｍＷの光源１０を提
供する。第１のＷＤＭ５０は、この出力を１５７０ｎｍおよび１５４０ｎｍの中
心波長をそれぞれ備えた上方出力帯域および下方出力帯域にスペクトル的に分割
する。
の第１に接続されている。この第２の光学的カプラ４０は、そのポートの一方が
使われていない双方向４ポート装置であり、従って、説明を簡単にするために、
この第２の光学的カプラ４０は、二つの入力と単一の出力を備えていると考える
ことにする。第２の光学的カプラ４０の出力は、双円錐融合ファイバテーパＷＤ
Ｍのような第１の波長分割多重器（ＷＤＭ）５０あるいは内部誘電体フィルタに
基づいたＷＤＭに接続される。この装置は、スペクトル的に光源１０によって発
生された広帯域光を二つのより狭い帯域のチャンネルに分割する。例えば、上述
したような装置を使って、センサの後方ＡＳＥは、１５５５ｎｍの中心波長を備
えた光を供給するとともに４０ｎｍのＦＷＨＭ帯域を持つ１ｍＷの光源１０を提
供する。第１のＷＤＭ５０は、この出力を１５７０ｎｍおよび１５４０ｎｍの中
心波長をそれぞれ備えた上方出力帯域および下方出力帯域にスペクトル的に分割
する。
【００２４】 第１のＷＤＭ５０は、第２のＷＤＭ８０における二つの入力に間接的に接続さ
れる二つの出力を備えている。第１のＷＤＭ５０における第１の出力は、およそ
４ｋｍのファイバ型光ケーブルから形成される第１の遅延コイル６０を介して第
２のＷＤＭ８０における第１の入力に接続されている。遅延コイルの長さを延ば
すと、以下に説明するようなより良好な判別が可能になるが、雑音が増えるとい
う犠牲も生じる。第１の遅延コイル６０の長さは、±０．２ｋｍ以内の精度であ
る。第１のＷＤＭ５０における第２の出力は、第１の位相変調器あるいはファイ
バストレッチャ７０を介して第２のＷＤＭにおける第２の入力に接続される。例
えば、第１の位相変調器は、ピエゾ電気（ＰＺＴ）ファイバストレッチング装置
であるが、当業者には認知される集積された光学変調器のようなポッケルスエレ
クトロオプティックス効果を用いるその他の装置でもよい。
れる二つの出力を備えている。第１のＷＤＭ５０における第１の出力は、およそ
４ｋｍのファイバ型光ケーブルから形成される第１の遅延コイル６０を介して第
２のＷＤＭ８０における第１の入力に接続されている。遅延コイルの長さを延ば
すと、以下に説明するようなより良好な判別が可能になるが、雑音が増えるとい
う犠牲も生じる。第１の遅延コイル６０の長さは、±０．２ｋｍ以内の精度であ
る。第１のＷＤＭ５０における第２の出力は、第１の位相変調器あるいはファイ
バストレッチャ７０を介して第２のＷＤＭにおける第２の入力に接続される。例
えば、第１の位相変調器は、ピエゾ電気（ＰＺＴ）ファイバストレッチング装置
であるが、当業者には認知される集積された光学変調器のようなポッケルスエレ
クトロオプティックス効果を用いるその他の装置でもよい。
【００２５】 図示の実施例における波長の高帯域（光源により発生された広帯域の波長から
スペクトル的に分割された）は、第１のＷＤＭ５０における第１の出力、第１の
遅延コイル６０を介して第２のＷＤＭ８０における第１の入力に入る光路に沿っ
て通過する。これに対して、波長の低帯域（光源１０により発生された広帯域の
波長から再びスペクトル的に分割された）は、第１のＷＤＭ５０における第２の
出力、第１の位相変調器７０を介して第２のＷＤＭ８０における第２の入力に入
る光路に沿って通過する。異なる光路に沿って通過した波長の二つの別個の帯域
は、第２のＷＤＭ８０において再び結合される。
スペクトル的に分割された）は、第１のＷＤＭ５０における第１の出力、第１の
遅延コイル６０を介して第２のＷＤＭ８０における第１の入力に入る光路に沿っ
て通過する。これに対して、波長の低帯域（光源１０により発生された広帯域の
波長から再びスペクトル的に分割された）は、第１のＷＤＭ５０における第２の
出力、第１の位相変調器７０を介して第２のＷＤＭ８０における第２の入力に入
る光路に沿って通過する。異なる光路に沿って通過した波長の二つの別個の帯域
は、第２のＷＤＭ８０において再び結合される。
【００２６】 第２のＷＤＭ８０の出力は、ファイバ型光センサループ９０の第１の端部に接
続される。説明を容易にするために、更に、以下に設定される理論的な分析のた
めに、センサループ９０の第１の端部は、距離ｚ＝０であるように設定されてい
る。図１に示される構成により、上述した部材を用いて、センサループ９０は、
長さおよそ４０ｋｍにすることができる。この場合、４０．１ｋｍ±０．５ｋｍ
の公称値を備えるセンサループ９０が使われる。
続される。説明を容易にするために、更に、以下に設定される理論的な分析のた
めに、センサループ９０の第１の端部は、距離ｚ＝０であるように設定されてい
る。図１に示される構成により、上述した部材を用いて、センサループ９０は、
長さおよそ４０ｋｍにすることができる。この場合、４０．１ｋｍ±０．５ｋｍ
の公称値を備えるセンサループ９０が使われる。
【００２７】 距離ｚ＝Ｌであるように定められているセンサループの第２の端部は、光（第
２のＷＤＭにおいて予め再結合されている）を前述したのと同じ高波長帯域およ
び低波長帯域に再分割する第３のＷＤＭ１１０におけるポートに接続される。第
２のＷＤＭから放射された光は、再び分割される前に複合信号としてセンサルー
プ９０を通過する。リオデポラライザ１００（１５５０ｎｍの波長において２．
９３ｍｍのビート長を備えたＨｉ−Ｂｉファイバの３ｍおよび６ｍの長さである
ような周知の構成の）が、第２および第３のＷＤＭ８０、１１０間の中間、すな
わち、センサループ９０の距離ｚ＝Ｌ／２であるような位置に配置される。リオ
デポラライザは、当該技術に通常の知識を備えた者には周知であるように、伝わ
る光の偏光状態を変化させることによって偏光の消滅を最小にする。
２のＷＤＭにおいて予め再結合されている）を前述したのと同じ高波長帯域およ
び低波長帯域に再分割する第３のＷＤＭ１１０におけるポートに接続される。第
２のＷＤＭから放射された光は、再び分割される前に複合信号としてセンサルー
プ９０を通過する。リオデポラライザ１００（１５５０ｎｍの波長において２．
９３ｍｍのビート長を備えたＨｉ−Ｂｉファイバの３ｍおよび６ｍの長さである
ような周知の構成の）が、第２および第３のＷＤＭ８０、１１０間の中間、すな
わち、センサループ９０の距離ｚ＝Ｌ／２であるような位置に配置される。リオ
デポラライザは、当該技術に通常の知識を備えた者には周知であるように、伝わ
る光の偏光状態を変化させることによって偏光の消滅を最小にする。
【００２８】 第３のＷＤＭ１１０は、第４のＷＤＭ１２０における二つの入力に間接的に接
続されている二つの出力を備えている。第３のＷＤＭ１１０における第１の出力
は、およそ４ｋｍのファイバ型光ケーブルから作られた第２の遅延コイル１３０
（第１の遅延コイル６０と同じように）を介して第４のＷＤＭ１２０における第
１の入力に接続されている。第２の遅延コイル１３０の長さは、同様に±０．２
ｋｍの精度を有している。第３のＷＤＭ１１０における第２の出力は、好ましく
はピエゾ電気（ＰＺＴ）装置によって構成されている第２の位相変調器１４０を
介して第４のＷＤＭ１２０における第２の入力に接続されている。
続されている二つの出力を備えている。第３のＷＤＭ１１０における第１の出力
は、およそ４ｋｍのファイバ型光ケーブルから作られた第２の遅延コイル１３０
（第１の遅延コイル６０と同じように）を介して第４のＷＤＭ１２０における第
１の入力に接続されている。第２の遅延コイル１３０の長さは、同様に±０．２
ｋｍの精度を有している。第３のＷＤＭ１１０における第２の出力は、好ましく
はピエゾ電気（ＰＺＴ）装置によって構成されている第２の位相変調器１４０を
介して第４のＷＤＭ１２０における第２の入力に接続されている。
【００２９】 重要なことに、第１および第２のＷＤＭ５０、８０間の二つの光路とは対称的
に、図示の実施例において、波長の低帯域は、第３のＷＤＭ１１０における第１
の出力から、第２の遅延コイル１３０を介して第４のＷＤＭ１２０における第１
の入力に光路に沿って伝わる。同様にして、波長の高帯域は、第３のＷＤＭ１１
０における第２の出力から、第２の位相変調器１４０を介して第４のＷＤＭ１２
０における第２の入力に光路に沿って伝わる。異なる光路に沿って伝わった波長
における二つの別個の帯域は、第４のＷＤＭ８０において再び結合される。
に、図示の実施例において、波長の低帯域は、第３のＷＤＭ１１０における第１
の出力から、第２の遅延コイル１３０を介して第４のＷＤＭ１２０における第１
の入力に光路に沿って伝わる。同様にして、波長の高帯域は、第３のＷＤＭ１１
０における第２の出力から、第２の位相変調器１４０を介して第４のＷＤＭ１２
０における第２の入力に光路に沿って伝わる。異なる光路に沿って伝わった波長
における二つの別個の帯域は、第４のＷＤＭ８０において再び結合される。
【００３０】 第４のＷＤＭ１２０の出力は、第２の３ｄＢ光学カプラ４０における二つの出
力の第２に接続される。光（第４のＷＤＭ１２０によって二つの広帯域としても
う１回結合される）は、ポラライザ３０から戻ってきて第１の３ｄＢ光学カプラ
２０を介して検出器１５０に入る。
力の第２に接続される。光（第４のＷＤＭ１２０によって二つの広帯域としても
う１回結合される）は、ポラライザ３０から戻ってきて第１の３ｄＢ光学カプラ
２０を介して検出器１５０に入る。
【００３１】 検出器１５０は、０．７２Ａ／Ｗの応答性を備えたＮｏｒｔａｌ ＤＰＲ２Ｓ
Ｂ−４３Ｔ２のようなシンプルなＩｎＧａＡｓＰ型真性ｎ型（ＰＩＮ）フォトダ
イオードであることが好ましい。これは、Ｔｈｅｏｐｔｉｃｓ ＴＤ４０、１０
０ＭＯｈｍのような１５０ｋＨｚのトランスインピーダンス増幅器に好都合にフ
ォローされる。
Ｂ−４３Ｔ２のようなシンプルなＩｎＧａＡｓＰ型真性ｎ型（ＰＩＮ）フォトダ
イオードであることが好ましい。これは、Ｔｈｅｏｐｔｉｃｓ ＴＤ４０、１０
０ＭＯｈｍのような１５０ｋＨｚのトランスインピーダンス増幅器に好都合にフ
ォローされる。
【００３２】 単一の広帯域光源を高低帯域にスペクトル的に分割することにより、単一のセ
ンサループ９０のみにもかかわらず、二つの基本的な別個のサニャック干渉計ル
ープが形成されることは明らかであろう。図１に示されている構成において、第
１のサニャック干渉計ループは、時計回り光路ＡＢＣＥＦＨＩに沿って画成され
る。第２のサニャック干渉計ループは、時計回り光路ＡＢＤＥＧＨＩに沿って画
成される。しかしながら、この構成において、これらの二つの異なるサニャック
干渉計ループそれぞれにおける有効中心は、ｚ＝Ｌ／２にあるセンサループ９０
の幾何学的な中心から反対の方向にずれている。以下に説明されるように、二つ
のサニャック干渉計ループの中心点における相対的なずれは、センサループ９０
での共通する摂動あるいは乱れに対する異なる応答を示し、言い換えれば、この
乱れおよびその変化速度における両方の位置ｚの値が同時に変化することを可能
にしている。
ンサループ９０のみにもかかわらず、二つの基本的な別個のサニャック干渉計ル
ープが形成されることは明らかであろう。図１に示されている構成において、第
１のサニャック干渉計ループは、時計回り光路ＡＢＣＥＦＨＩに沿って画成され
る。第２のサニャック干渉計ループは、時計回り光路ＡＢＤＥＧＨＩに沿って画
成される。しかしながら、この構成において、これらの二つの異なるサニャック
干渉計ループそれぞれにおける有効中心は、ｚ＝Ｌ／２にあるセンサループ９０
の幾何学的な中心から反対の方向にずれている。以下に説明されるように、二つ
のサニャック干渉計ループの中心点における相対的なずれは、センサループ９０
での共通する摂動あるいは乱れに対する異なる応答を示し、言い換えれば、この
乱れおよびその変化速度における両方の位置ｚの値が同時に変化することを可能
にしている。
【００３３】 第１の位相変調器７０は、ループ（異なる中心位置を備えているにもかかわら
ず、名目上同一の長さを有している）の固有周波数の有限組から選択された第１
の周波数において正弦波位相バイアスを用いて波長の低帯域を変調する。これに
対して、第２の位相変調器は、ループの固有周波数の有限組から選択され、第１
の周波数とは異なる第２の周波数において正弦波位相バイアスを用いて波長の高
帯域を変調する。バイアス周波数は、それらの周波数が、例え、異なるものであ
っても、予測される乱れ信号の周波数を超えるように、すなわち、センサループ
９０の出力における基本帯域にあるように選ばれることが好ましい。例えば、第
１および第２の位相変調器７０、１３０は、６２．４９７ｋＨｚおよび４８．５
６１ｋＨｚの周波数において位相変調できる。
ず、名目上同一の長さを有している）の固有周波数の有限組から選択された第１
の周波数において正弦波位相バイアスを用いて波長の低帯域を変調する。これに
対して、第２の位相変調器は、ループの固有周波数の有限組から選択され、第１
の周波数とは異なる第２の周波数において正弦波位相バイアスを用いて波長の高
帯域を変調する。バイアス周波数は、それらの周波数が、例え、異なるものであ
っても、予測される乱れ信号の周波数を超えるように、すなわち、センサループ
９０の出力における基本帯域にあるように選ばれることが好ましい。例えば、第
１および第２の位相変調器７０、１３０は、６２．４９７ｋＨｚおよび４８．５
６１ｋＨｚの周波数において位相変調できる。
【００３４】 上述したバイアス変調は、二つのサニャック干渉計ループから検出された信号
における周波数成分を互いに電子的に差別化できるようにする必要がある。バイ
アス変調は、また、サニャック干渉計の正弦波応答の大きな傾斜領域において作
動することによって光学的な位相変化に対する干渉計感度を改善し、また、異な
る周波数、振幅変調されたキャリヤをそれぞれに対して与えることによって両方
のサニャック干渉計ループが共通の検出器１５０を使うことを可能にする。乱れ
が生じないとき、バイアス変調の偶数の高調波のみが、検出器１５０が実際に２
次高調波にのみ応答するように帯域制限されていても、検出器１５０によって検
出された信号を観察することができる。しかしながら、異なる乱れがセンサルー
プ９０に働くとき、ロックイン技術を用いて復調できる基本的な周波数および奇
数の高調波が出現する。サニャック干渉計ループのそれぞれに対する奇数および
偶数の高調波に対応する信号は、ロックイン増幅器(図示せず)を用いて検出器１
５０において信号から容易に取り出せ、従って、以下に説明される出力は、振幅
依存の結果を与えるように分割される。特に、駆動周波数の奇数および偶数の高
調波は、この実施例では８００Ｈｚの出力フィルタ（基本帯域）を備えた二つの
異なるロックイン増幅器(図示せず)によって分離されることができる。バイアス
変調深さは、復調される偶数高調波の振幅を最大にするために、ほぼ１．５５ラ
ジアンに設定されるのが適切である。検出器１５０の応答は、信号がこれらのロ
ックイン増幅器に入る前に、３次以上の高調波の振幅を小さくする。
における周波数成分を互いに電子的に差別化できるようにする必要がある。バイ
アス変調は、また、サニャック干渉計の正弦波応答の大きな傾斜領域において作
動することによって光学的な位相変化に対する干渉計感度を改善し、また、異な
る周波数、振幅変調されたキャリヤをそれぞれに対して与えることによって両方
のサニャック干渉計ループが共通の検出器１５０を使うことを可能にする。乱れ
が生じないとき、バイアス変調の偶数の高調波のみが、検出器１５０が実際に２
次高調波にのみ応答するように帯域制限されていても、検出器１５０によって検
出された信号を観察することができる。しかしながら、異なる乱れがセンサルー
プ９０に働くとき、ロックイン技術を用いて復調できる基本的な周波数および奇
数の高調波が出現する。サニャック干渉計ループのそれぞれに対する奇数および
偶数の高調波に対応する信号は、ロックイン増幅器(図示せず)を用いて検出器１
５０において信号から容易に取り出せ、従って、以下に説明される出力は、振幅
依存の結果を与えるように分割される。特に、駆動周波数の奇数および偶数の高
調波は、この実施例では８００Ｈｚの出力フィルタ（基本帯域）を備えた二つの
異なるロックイン増幅器(図示せず)によって分離されることができる。バイアス
変調深さは、復調される偶数高調波の振幅を最大にするために、ほぼ１．５５ラ
ジアンに設定されるのが適切である。検出器１５０の応答は、信号がこれらのロ
ックイン増幅器に入る前に、３次以上の高調波の振幅を小さくする。
【００３５】 上述したように、正味の位相変調ΔΦは、
【００３６】
【数４】
【００３７】 によって与えられる。言い換えれば、二つのサニャック干渉計ループのそれぞれ
から期待される応答は、乱れの変化の速度と、第１および第２の遅延コイル６０
、１３０の位置の違いによりそれぞれ異なるセンサループに対する位置とに対応
する。好ましい実施例においては、単一の検出器１５０が使われていることは明
らかであろう。可能な光路のすべてについて両方の方向に通過する光の振幅を考
慮して、Ｊａｃｏｂｉａｎ ｅｘｐａｎｓｉｏｎを適用して、すべてのクロスト
ークを考慮しつつ、それぞれの干渉計に対するロックイン（ホモダイン）復調か
ら得られる期待される信号をモデル化することが可能である。光路ＡＢＣＥＦＨ
Ｉによって定められるサニャック干渉計ループを「サニャック１」とし、光路Ａ
ＢＤＥＧＨＩによって定められるサニャック干渉計ループを「サニャック２」と
すると、以下のように示すことができる（０クロストークにおいて）。 １） １次高調波サニャック１、
から期待される応答は、乱れの変化の速度と、第１および第２の遅延コイル６０
、１３０の位置の違いによりそれぞれ異なるセンサループに対する位置とに対応
する。好ましい実施例においては、単一の検出器１５０が使われていることは明
らかであろう。可能な光路のすべてについて両方の方向に通過する光の振幅を考
慮して、Ｊａｃｏｂｉａｎ ｅｘｐａｎｓｉｏｎを適用して、すべてのクロスト
ークを考慮しつつ、それぞれの干渉計に対するロックイン（ホモダイン）復調か
ら得られる期待される信号をモデル化することが可能である。光路ＡＢＣＥＦＨ
Ｉによって定められるサニャック干渉計ループを「サニャック１」とし、光路Ａ
ＢＤＥＧＨＩによって定められるサニャック干渉計ループを「サニャック２」と
すると、以下のように示すことができる（０クロストークにおいて）。 １） １次高調波サニャック１、
【００３８】
【数５】
【００３９】 ２） ２次高調波サニャック１、
【００４０】
【数６】
【００４１】 ３） １次高調波サニャック２、
【００４２】
【数７】
【００４３】 ４） ２次高調波サニャック２、
【００４４】
【数８】
【００４５】 ここで、Φ（ｔ）は、センサループ９０に与えられる位相乱れ、ｘは、バイアス
変調深さ、ａ1およびａ2は、バイアス周波数および光路長に依存する定数、Ｌは
センサループ９０の長さ、Ｌ1およびＬ2は、第１および第２の遅延コイル６０、
１３０の長さ、および、Ｊnは、ｎ次ベッセル関数である。
変調深さ、ａ1およびａ2は、バイアス周波数および光路長に依存する定数、Ｌは
センサループ９０の長さ、Ｌ1およびＬ2は、第１および第２の遅延コイル６０、
１３０の長さ、および、Ｊnは、ｎ次ベッセル関数である。
【００４６】 乱れの位置Φ（ｔ）は、信号を同時に解くことによって求められる。すなわち
、得られた信号それぞれを割り算することによって、比が、乱れの変化の速度に
は無関係であって、その位置にのみ関係することを示す。
、得られた信号それぞれを割り算することによって、比が、乱れの変化の速度に
は無関係であって、その位置にのみ関係することを示す。
【００４７】 この位置依存比は、
【００４８】
【数９】
【００４９】 で示すことができ、その際乱れの位置ｚが容易に計算される。
【００５０】 音および振動によるバックグラウンド雑音を除去するために、光源１０、ポラ
ライザ３０、第１および第２の遅延コイル６０，１３０、第１および第２の位相
変調器７０、１４０、および、四つのＷＤＭ５０、８０、１１０および１２０を
防振ハウジング（音響的に絶縁された、図１において破線１６０で示されている
）に収容し、センサループ９０のみをこのハウジングの外に配置するようにする
ことが好ましい。
ライザ３０、第１および第２の遅延コイル６０，１３０、第１および第２の位相
変調器７０、１４０、および、四つのＷＤＭ５０、８０、１１０および１２０を
防振ハウジング（音響的に絶縁された、図１において破線１６０で示されている
）に収容し、センサループ９０のみをこのハウジングの外に配置するようにする
ことが好ましい。
【００５１】 図２は、０．１ラジアン振幅、２８３Ｈｚ位相の乱れが距離ｚをほとんど０と
するである図１におけるセンサループ９０のファイバ部分に与えられたとき、検
出器１５０において観察される復調された信号（フリンジ）を示している。図２
のフリンジは、大部分のセンサループ９０を防振ハウジング内に配置された非常
に低雑音の構成を用いて得られるものである。センサループ９０の短いテスト部
分のみが防振ハウジング１６０外において接近可能に残されている。この構成は
、本発明の原理を説明するためのものであり、実際の使用においては、センサル
ープ９０のほとんどすべてが、防振ハウジング１６０の外部に配置されることに
なろう。テスト信号として０．１ラジアン振幅、２８３Ｈｚ位相の乱れを適用す
るために、簡単な位相変調器が、薄いアルミニウムシートに取り付けられたラウ
ドスピーカコーンを用いて、振動を与える前にこのシートに簡単にで固定される
センサループ９０からの所定長を与えるように組み立てられた。
するである図１におけるセンサループ９０のファイバ部分に与えられたとき、検
出器１５０において観察される復調された信号（フリンジ）を示している。図２
のフリンジは、大部分のセンサループ９０を防振ハウジング内に配置された非常
に低雑音の構成を用いて得られるものである。センサループ９０の短いテスト部
分のみが防振ハウジング１６０外において接近可能に残されている。この構成は
、本発明の原理を説明するためのものであり、実際の使用においては、センサル
ープ９０のほとんどすべてが、防振ハウジング１６０の外部に配置されることに
なろう。テスト信号として０．１ラジアン振幅、２８３Ｈｚ位相の乱れを適用す
るために、簡単な位相変調器が、薄いアルミニウムシートに取り付けられたラウ
ドスピーカコーンを用いて、振動を与える前にこのシートに簡単にで固定される
センサループ９０からの所定長を与えるように組み立てられた。
【００５２】 観察されたフリンジは、２８３Ｈｚの乱れ周波数付近におけるおよそ２０Ｈｚ
の帯域についてデジタル的にフィルタリングされた。得られた波形は、上述した
ように割り算をされて位置依存の結果を生じる。
の帯域についてデジタル的にフィルタリングされた。得られた波形は、上述した
ように割り算をされて位置依存の結果を生じる。
【００５３】 図３は、図１の構成に対する上述の式によって予測された応答（破線）と共に
フィルタリングされたフリンジの商を示している。
フィルタリングされたフリンジの商を示している。
【００５４】 ０．１ラジアン振幅、２８３Ｈｚ位相の乱れは、さらに異なってはいるが知ら
れているセンサループ回りの位置および計算された比に対して適用された。これ
らの結果から計算されたループにおける位置が、乱れが実際に与えられた既知の
位置に対してプロットされて図４に示されている。
れているセンサループ回りの位置および計算された比に対して適用された。これ
らの結果から計算されたループにおける位置が、乱れが実際に与えられた既知の
位置に対してプロットされて図４に示されている。
【００５５】 現在好ましいＷＤＭは、誘電体フィルタに基づいたものであり、「トップハッ
ト」応答を備え、非常に小さなレベルの光学的なクロストークを有するものであ
る。しかしながら、初期のＷＤＭは、二つのサニャック干渉計ループ間に有限で
はあるが少量のクロストーク（典型的には、約８．５％）を発生する正弦波応答
を有していた。これは、ＷＤＭ５０、８０、１１０、１２０における非理想的な
特性のためであり、光路ＡＢＣＥＧＨＩおよびＡＢＤＥＦＨＩ(図１)は、かろう
じて許される。第１の光路は、バイアス位相変調なしに、光源１０と検出器１５
０間を光が通過することを許容する。これは、言い換えれば、乱れがセンサルー
プ９０に与えられるとき、検出器１５０に基本帯域乱れ信号が生じることである
。この基本帯域乱れ信号は、ロックイン増幅器およびポストフィルタリングによ
って除去される。他方、第２の光路は、検出器１５０において小さなエラー信号
を生じる二つの位相変調器７０、１４０の両者における周波数における光の位相
バイアスを可能にする。非０光学的クロストークパワー比Ｃが存在すると、二つ
のサニャック干渉計ループサニャック１およびサニャック２の１次および２次高
調波は、以下により与えられる。 １） １次高調波サニャック１、
ト」応答を備え、非常に小さなレベルの光学的なクロストークを有するものであ
る。しかしながら、初期のＷＤＭは、二つのサニャック干渉計ループ間に有限で
はあるが少量のクロストーク（典型的には、約８．５％）を発生する正弦波応答
を有していた。これは、ＷＤＭ５０、８０、１１０、１２０における非理想的な
特性のためであり、光路ＡＢＣＥＧＨＩおよびＡＢＤＥＦＨＩ(図１)は、かろう
じて許される。第１の光路は、バイアス位相変調なしに、光源１０と検出器１５
０間を光が通過することを許容する。これは、言い換えれば、乱れがセンサルー
プ９０に与えられるとき、検出器１５０に基本帯域乱れ信号が生じることである
。この基本帯域乱れ信号は、ロックイン増幅器およびポストフィルタリングによ
って除去される。他方、第２の光路は、検出器１５０において小さなエラー信号
を生じる二つの位相変調器７０、１４０の両者における周波数における光の位相
バイアスを可能にする。非０光学的クロストークパワー比Ｃが存在すると、二つ
のサニャック干渉計ループサニャック１およびサニャック２の１次および２次高
調波は、以下により与えられる。 １） １次高調波サニャック１、
【００５６】
【数１０】
【００５７】 ２） ２次高調波サニャック１、
【００５８】
【数１１】
【００５９】 ３） １次高調波サニャック２、
【００６０】
【数１２】
【００６１】 ４） ２次高調波サニャック２、
【００６２】
【数１３】
【００６３】 ここで、Φ（ｔ）、ｘ、ａ1、ａ2、Ｌ、Ｌ1、Ｌ2、および、Ｊnは、既に定めた
通りであり、ａ1cおよびａ2cは、その他の定数である。それにもかかわらず、位
置依存比は、これらの式から計算することができる。８．５％クロストークと予
測された比は、やはり、図３に示されている。
通りであり、ａ1cおよびａ2cは、その他の定数である。それにもかかわらず、位
置依存比は、これらの式から計算することができる。８．５％クロストークと予
測された比は、やはり、図３に示されている。
【００６４】 本発明の好ましい実施例が説明されたが、当業者であれば、多くの変化・修正
を行なうことは自明のことであろう。図１の構成が、双方向であることは容易に
理解できよう。特に、ＷＤＭの端子は、説明を容易にするために「入力」および
「出力」と名称を付けられている。実際には、端子が現実的な「入力」あるいは「
出力」であるかどうかは、光がループを通過する通路に完全に対応するものであ
る。実際のところ、光学カプラおよびＷＤＭは、時には４端子装置であるが、使
われない端子は、明瞭化のために図１においては省略されている。
を行なうことは自明のことであろう。図１の構成が、双方向であることは容易に
理解できよう。特に、ＷＤＭの端子は、説明を容易にするために「入力」および
「出力」と名称を付けられている。実際には、端子が現実的な「入力」あるいは「
出力」であるかどうかは、光がループを通過する通路に完全に対応するものであ
る。実際のところ、光学カプラおよびＷＤＭは、時には４端子装置であるが、使
われない端子は、明瞭化のために図１においては省略されている。
【００６５】 その上、センサループ９０に与えられる位相乱れの位置ｚの測定を行なうこと
を可能にするために、遅延コイル６０、１３０が、二つのサニャック干渉計ルー
プの有効中心が別の位置となるように配置されていることのみが必要であること
は明らかであろう。このようにして、第１の位相変調器７０は、第１の遅延コイ
ル６０に直列に配置できるので、高波長帯域は、第１の周波数において位相変調
されるとともに第１の遅延コイルループ６０を通過することにもなる。低波長帯
域は、第１のＷＤＭ５０における第２の出力と第２のＷＤＭ８０における第２の
入力間にあるファイバの短い長さを単純に通過する。その場合、第２の位相変調
器１４０は、第２の遅延コイル１３０に直列に配置されているので、低波長帯域
は、第２の周波数において位相変調されるとともに第２の遅延ループ１３０を通
過することにもなる。高波長帯域（既に変調され、遅延されている）は、第３の
ＷＤＭ１１０における第２の出力と第４のＷＤＭ１２０における第２の出力間に
あるファイバの短い長さを単純に通過する。
を可能にするために、遅延コイル６０、１３０が、二つのサニャック干渉計ルー
プの有効中心が別の位置となるように配置されていることのみが必要であること
は明らかであろう。このようにして、第１の位相変調器７０は、第１の遅延コイ
ル６０に直列に配置できるので、高波長帯域は、第１の周波数において位相変調
されるとともに第１の遅延コイルループ６０を通過することにもなる。低波長帯
域は、第１のＷＤＭ５０における第２の出力と第２のＷＤＭ８０における第２の
入力間にあるファイバの短い長さを単純に通過する。その場合、第２の位相変調
器１４０は、第２の遅延コイル１３０に直列に配置されているので、低波長帯域
は、第２の周波数において位相変調されるとともに第２の遅延ループ１３０を通
過することにもなる。高波長帯域（既に変調され、遅延されている）は、第３の
ＷＤＭ１１０における第２の出力と第４のＷＤＭ１２０における第２の出力間に
あるファイバの短い長さを単純に通過する。
【００６６】 その低い光学的損失のために、図１におけるシステムのＳ−Ｎ比は、従来のシ
ステムにおけるそれに比較して非常に低い。乱れの位置（例えば、ファイバ型光
センサループ９０の一部分付近の重いサッカーボール）は、数十キロメートルに
ついて約１００メートルの精度で図１の構成によって測定できるであろう。１−
２℃の迅速な転移温度も測定できる。この構成は、特に、位相が時間と共に迅速
に変化するような乱れの検出に適している。
ステムにおけるそれに比較して非常に低い。乱れの位置（例えば、ファイバ型光
センサループ９０の一部分付近の重いサッカーボール）は、数十キロメートルに
ついて約１００メートルの精度で図１の構成によって測定できるであろう。１−
２℃の迅速な転移温度も測定できる。この構成は、特に、位相が時間と共に迅速
に変化するような乱れの検出に適している。
【００６７】 この構成は、プロパティ周辺モニタ、火災検知、走路、道路および線路上の車
両の位置選定などに多くのアプリケーションを持つ。この構成は、また、遠隔通
信接続路での物理的な干渉の検出に有用である。図１の破線１６０内に示されて
いる装置の遠隔通信接続路からなるセンサループ９０の両端への接続は、干渉の
位置選定とともに検出されるべき接続路との干渉を可能にしている。
両の位置選定などに多くのアプリケーションを持つ。この構成は、また、遠隔通
信接続路での物理的な干渉の検出に有用である。図１の破線１６０内に示されて
いる装置の遠隔通信接続路からなるセンサループ９０の両端への接続は、干渉の
位置選定とともに検出されるべき接続路との干渉を可能にしている。
本発明は、多数のやり方で実行にすることができるが、その一つが、以下に添
付の図面を参照しつつ、実施例として説明される。
付の図面を参照しつつ、実施例として説明される。
【図１】 本発明を具体化した、光源、センサループおよび検出器を備えたファイバ型光
センサの概略を示す。
センサの概略を示す。
【図２】 復調につながる図１に示す検出器によって測定された信号を示す。
【図３】 ０光学的クロストークおよび８．５％光学的クロストークをそれぞれ備えた位
置依存比の理論的な予測と共に図２における信号から得られた測定された位置依
存比を示す。
置依存比の理論的な予測と共に図２における信号から得られた測定された位置依
存比を示す。
【図４】 図１のセンサループに加えられた乱れの実際の位置および測定された位置を示
す。
す。
１０…光源、２０…光学的カプラ、３０…ポラライザ、４０…第２の光学的カ
プラ、５０…第１の波長分割多重器、６０…第１の遅延コイル、７０…第１の位
相変調器、８０…第２の波長分割多重器、９０…センサループ、１００…リオデ
ラポラライザ、１１０…第３の波長分割多重器、１２０…第４の波長分割多重器
、１３０…第２の遅延コイル、１４０…第２の位相変調器、１５０…検出器
プラ、５０…第１の波長分割多重器、６０…第１の遅延コイル、７０…第１の位
相変調器、８０…第２の波長分割多重器、９０…センサループ、１００…リオデ
ラポラライザ、１１０…第３の波長分割多重器、１２０…第４の波長分割多重器
、１３０…第２の遅延コイル、１４０…第２の位相変調器、１５０…検出器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０２Ｂ 6/00 Ｇ０２Ｂ 6/00 Ｂ ５Ｆ０７３ Ｈ０１Ｌ 31/0232 Ｈ０１Ｓ 5/00 ５Ｆ０８８ Ｈ０１Ｓ 5/00 Ｇ０１Ｍ 11/00 Ｒ // Ｇ０１Ｍ 11/00 Ｈ０１Ｌ 31/02 Ｃ (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ，ＺＷ )，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ， ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ， ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，Ｃ Ｕ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ， ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，Ｌ Ｋ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ， ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，Ｔ Ｍ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ ，ＺＡ，ＺＷ (71)出願人 Ｈｉｇｈｆｉｅｌｄ， Ｓｏｕｔｈａｍｐ ｔｏｎ， Ｈａｍｐｓｈｉｒｅ ＳＯ17 １ＢＪ， Ｕｎｉｔｅｄ Ｋｉｎｇｄｏｍ (72)発明者 ラッセル， ステュワート， ジョン イギリス， ブリストル ビーエス16 ６ ディーエス， ダウンエンド， オークデ ール ロード 45 Ｆターム(参考） 2F056 VF02 VF12 VF15 VF16 VF17 2F065 AA02 AA06 AA65 BB11 DD05 EE03 FF00 FF24 FF51 GG06 JJ01 JJ18 LL02 LL32 NN06 NN08 UU05 UU07 2F103 BA27 BA44 CA08 CA10 EB02 EB12 EB24 EC09 EC10 EC14 2G086 CC07 2H038 AA03 AA07 AA32 5F073 AB28 BA09 HA10 5F088 AA03 BB10 JA14
Claims (13)
- 【請求項１】 乱れを検知するサニャック干渉計において、 波長λsの範囲の光信号を発生させる光源と、 前記光源によって発生された光信号を受ける受光器と、 前記光源と前記受光器との両方に光学的に接続されるファイバ型光センサルー
プと、 前記光源に光学的に接続され、前記光源から受けた光を第１および第２の分割
信号チャンネルにスペクトル的に分割する第１の光学的な分割手段であって、前
記第１の分割信号チャンネルが、λ1に中心を備えた波長範囲を備え、前記第２
の分割信号チャンネルが、λ2に中心を備えた波長範囲を備え、その際λ1とλ2
の両方がのλsサブセットであり、および、その際λ1に中心を備えた波長範囲に
含まれる電磁エネルギが、λ2に中心を備えた波長範囲に含まれる電磁エネルギ
とほとんど重なり合ないようにした第１の光学的な分割手段と、 検出器に光学的に接続された第１の光学的な結合手段とを備え、 前記第１の分割信号チャンネルが、センサループを介して光学的な分割手段と
光学的な結合手段との間に第１の光路に沿って形成され、第２の分割信号チャン
ネルが、前記センサループを介して前記光学的な分割手段と前記光学的な結合手
段との間に前記第１の光路とは異なる第２の光路に沿って形成され、 前記第１の光路が、第１の周波数において前記第１の分割信号チャンネルにお
ける光の位相角度を変調するように配置された第１の光学的な位相角度変調手段
を備え、前記第１の光路が、前記センサループ周囲の中心でない第１の位置に中
心を備える全体的な光路長を備え、 前記第２の光路が、前記第１の周波数とは異なる第２の周波数において前記第
２の分割信号チャンネルにおける光学的な位相角度を変調するように配置された
第２の光学的な位相角度変調手段を備え、前記第２の光路が、前記センサループ
周囲の前記第１の位置とは異なる中心でない第２の位置に中心を備える全体的な
光路長を備え、 前記第１の光学的な結合手段が、前記第１および第２の分割信号チャンネルに
おける位相変調された光を複合信号に結合するように配置されており、前記受光
器が、前記複合光信号を受け、前記第１および第２の光路を伝わってきた光から
生じる信号変化を前記複合光信号から抽出し、前記センサループ周囲の乱れの距
離が、前記信号変化に対応して決定できるようにした、サニャック干渉計。 - 【請求項２】 前記第１の分割信号チャンネルが、前記第１の光学的な位相
角度変調手段、前記センサループ、第１の遅延ループを画成するファイバの第１
の長さを順に通過することによって前記光学的な分割手段と前記光学的な結合手
段の間に前記第１の光路を形成するようにし、その際、前記第１の光路の中心が
、前記センサループの中心からずれているようにした、請求項１に記載の干渉計
。 - 【請求項３】 前記第２の分割信号チャンネルが、第２の遅延ループを画成
するファイバの第２の長さ、前記センサループ、前記第２の光学的な位相角度変
調手段を順に通過することによって前記光学的な分割手段と前記光学的な結合手
段の間に前記第２の光路を画成するようにし、その際、前記第２の光路の中心が
、前記第１の光路の中心からずれた方向とは反対の方向に前記センサループの中
心からずれているようにした、請求項２に記載の干渉計。 - 【請求項４】 前記第１の光学的な位相角度変調手段と前記センサループと
の間、および、前記第１の遅延ループと前記センサループとの間に配置された第
２の光学的な結合手段であって、前記第１の光学的な位相角度変調手段の出力か
ら第１の変調された信号を受けるとともに前記第１の遅延ループから第１の遅延
された信号を受け、前記センサループに対して多重化されたセンサ問い合わせ信
号を出力するように構成された前記第２の光学的な結合手段とを更に備える、請
求項３に記載の干渉計。 - 【請求項５】 前記センサループと前記第２の光学的な位相角度変調手段と
の間に配置された第２の光学的な分割手段であって、前記センサループからの前
記多重化されたセンサ問い合わせ信号を受けるとともに前記センサ信号を前記第
１および第２の分割信号チャンネルにそれぞれ分割する第２の光学的な分割手段
とを更に備える、請求項４に記載の干渉計。 - 【請求項６】 前記光学的な分割手段あるいはそのそれぞれ、前記光学的な
結合手段あるいはそのそれぞれが、波長分割多重化装置（ＷＤＭ）である、請求
項１〜５のいずれか一項に記載の干渉計。 - 【請求項７】 前記光源が、レーザダイオードにより励起される単一の超発
光ファイバ光源である、請求項１〜６のいずれか一項に記載の干渉計。 - 【請求項８】 前記検出器が、単一のＰ型真性ｎ型（ＰＩＮ）半導体フォト
ダイオードである、請求項１〜７のいずれか一項に記載の干渉計。 - 【請求項９】 前記第１および第２の光学的な位相角度変調手段が、それぞ
れ、圧電（ＰＺＴ）ファイバ長変調装置である、請求項１〜８のいずれか一項に
記載の干渉計。 - 【請求項１０】 前記第１の光学的な位相角度変調手段における前記第１の
周波数と前記第２の光学的な位相角度変調手段における前記第２の周波数が、そ
れぞれ前記第１および第２の光路を介して前記光源と前記検出器との間に形成さ
れた第１および第２の干渉計ループのそれぞれにおける固有周波数である、請求
項１〜９のいずれか一項に記載の干渉計。 - 【請求項１１】 前記受光器によって前記複合信号から抽出された信号変化
が、前記第１および第２の分割信号チャンネルにおける光が前記第１および第２
の光学的な位相角度変調手段によって変調される前記第１および第２の周波数に
おいて変調された基本波成分および第２の高調波成分の検出によって得られるよ
うにした、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の干渉計。 - 【請求項１２】 請求項３に従属するとき、乱れが生じたセンサループでの
距離ｚが、前記第２の周波数において位相変調された光から生じる基本波および
第２高調波成分に対して前記第１の周波数において位相変調された光から生じる
基本波および第２高調波成分の比を計算する、請求項１１に記載の干渉計。 - 【請求項１３】 ｘをバイアス変調深さとし、ａ1およびａ2を定数とし、Ｌ
を前記センサループの長さとし、Ｌ1を前記第１の遅延ループの長さとし、Ｌ2を
前記第２の遅延ループの長さとし、および、Ｊ1およびＪ2を１次および２次のベ
ッセル関数としたとき、前記比が、 【数１】 によって与えられる、請求項１２に記載の干渉計。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| GB9821956.1 | 1998-10-09 | ||
| GBGB9821956.1A GB9821956D0 (en) | 1998-10-09 | 1998-10-09 | Novel system to detect disturbance in optical fibres & cables |
| PCT/GB1999/003166 WO2000022383A1 (en) | 1998-10-09 | 1999-10-11 | Fibre optic sensor |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002527731A true JP2002527731A (ja) | 2002-08-27 |
Family
ID=10840216
Family Applications (1)
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