JP2003344148A - 光ファイバセンサ - Google Patents
光ファイバセンサInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 センサアレイに波長選択性のある部分反射器
を用いるだけの単純な構造で、波長多重伝送系を構成し
て伝送容量の向上を図ることができる光ファイバセンサ
を提供する。 【解決手段】 光ファイバを伝搬する光信号の少なくと
も一つがセンシングファイバを伝搬し、これと他の光信
号とが干渉して干渉信号が形成され、この干渉信号によ
りセンシングファイバに加わる外力を検出する干渉型光
ファイバセンサであって、センシングファイバ１１１−
１，１１２−１，１１３−１，…と、特定波長の光信号
を反射し、その他を透過する部分反射器１１１−Ａ，１
１１−Ｂ；１１２−Ａ，１１２−Ｂ；１１３−Ａ，１１
３−Ｂ，…とを含む複数のセンサ１１１，１１２，１１
３，…から成り、これらセンサ１１１，１１２，１１
３，…を複数接続するセンサアレイ１１０を複数のグル
ープで構成し、一つのグループ内では前後のセンサ１１
１，１１２，１１３，…に用いる前記部分反射器の前記
特定波長を同一にし、前記特定波長の異なるグループを
連結して一つのセンサアレイ１１０とした。
を用いるだけの単純な構造で、波長多重伝送系を構成し
て伝送容量の向上を図ることができる光ファイバセンサ
を提供する。 【解決手段】 光ファイバを伝搬する光信号の少なくと
も一つがセンシングファイバを伝搬し、これと他の光信
号とが干渉して干渉信号が形成され、この干渉信号によ
りセンシングファイバに加わる外力を検出する干渉型光
ファイバセンサであって、センシングファイバ１１１−
１，１１２−１，１１３−１，…と、特定波長の光信号
を反射し、その他を透過する部分反射器１１１−Ａ，１
１１−Ｂ；１１２−Ａ，１１２−Ｂ；１１３−Ａ，１１
３−Ｂ，…とを含む複数のセンサ１１１，１１２，１１
３，…から成り、これらセンサ１１１，１１２，１１
３，…を複数接続するセンサアレイ１１０を複数のグル
ープで構成し、一つのグループ内では前後のセンサ１１
１，１１２，１１３，…に用いる前記部分反射器の前記
特定波長を同一にし、前記特定波長の異なるグループを
連結して一つのセンサアレイ１１０とした。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光ファイバセンサ
に関するものである。
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】このような技術の先行文献としては、以
下に示すようなものがあった。
下に示すようなものがあった。
【０００３】文献１：電子情報通信学会技術研究報告
書、ＯＰＥ９５−２，光ファイバハイドロホンの研究 文献２：特許第３２３７０５１号、高耐水圧円筒型光フ
ァイバ音響センサ 文献３：特許第３１０７９８６号、光ファイバ磁気セン
サ 上記のように、従来の光ファイバセンサアレイの一例と
して、文献１の３節及び図４〜７に示されたものがあ
り、また、光ファイバ音響センサとしては上記文献２、
光ファイバ磁気センサとしては上記文献３に示されたも
のがある。
書、ＯＰＥ９５−２，光ファイバハイドロホンの研究 文献２：特許第３２３７０５１号、高耐水圧円筒型光フ
ァイバ音響センサ 文献３：特許第３１０７９８６号、光ファイバ磁気セン
サ 上記のように、従来の光ファイバセンサアレイの一例と
して、文献１の３節及び図４〜７に示されたものがあ
り、また、光ファイバ音響センサとしては上記文献２、
光ファイバ磁気センサとしては上記文献３に示されたも
のがある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記文献１に示された
光ファイバハイドロホンアレイでは、ＴＤＭ（時分割多
重）だけで多重伝送系を構成しているが、より多くのセ
ンサで受けた信号を多重伝送するシステムのニーズがあ
る。光通信の分野では光の波長領域で多重化するＷＤＭ
（波長多重）方式が開発されているが、センサアレイに
は電力を使わずにＷＤＭ技術を応用して多重化数を増や
すには工夫が必要となる。また、多重化数を増やすと構
成品が多くなり、さらに、復調処理の処理量が多くなる
ことからシステムの規模が大きくなり、サイズとコスト
が大きくなるという問題も発生する。
光ファイバハイドロホンアレイでは、ＴＤＭ（時分割多
重）だけで多重伝送系を構成しているが、より多くのセ
ンサで受けた信号を多重伝送するシステムのニーズがあ
る。光通信の分野では光の波長領域で多重化するＷＤＭ
（波長多重）方式が開発されているが、センサアレイに
は電力を使わずにＷＤＭ技術を応用して多重化数を増や
すには工夫が必要となる。また、多重化数を増やすと構
成品が多くなり、さらに、復調処理の処理量が多くなる
ことからシステムの規模が大きくなり、サイズとコスト
が大きくなるという問題も発生する。
【０００５】一方、干渉型光ファイバセンサは、高感度
で微弱な信号を検出できるセンサ方式であるが、より小
さい信号を検出するニーズもある。
で微弱な信号を検出できるセンサ方式であるが、より小
さい信号を検出するニーズもある。
【０００６】本発明は、上記状況に鑑み、センサアレイ
に波長選択性のある部分反射器を用いるなどの単純な構
造で波長多重伝送系を構成して、伝送容量の向上を図る
ことができる光ファイバセンサを提供することを目的と
する。
に波長選択性のある部分反射器を用いるなどの単純な構
造で波長多重伝送系を構成して、伝送容量の向上を図る
ことができる光ファイバセンサを提供することを目的と
する。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、 〔１〕光ファイバを伝搬する光信号の少なくとも一つが
センシングファイバを伝搬し、これと他の光信号とが干
渉して干渉信号が形成され、この干渉信号により前記セ
ンシングファイバに加わる外力を検出する光ファイバセ
ンサであって、センシングファイバと、特定波長の光信
号を反射し、その他を透過する部分反射器とを含む複数
のセンサから成り、これらセンサを複数接続するセンサ
アレイを複数のグループで構成し、一つのグループ内で
は前後のセンサに用いる前記部分反射器の前記特定波長
を同一にし、前記特定波長の異なるグループを連結して
一つのセンサアレイとしたことを特徴とする。
成するために、 〔１〕光ファイバを伝搬する光信号の少なくとも一つが
センシングファイバを伝搬し、これと他の光信号とが干
渉して干渉信号が形成され、この干渉信号により前記セ
ンシングファイバに加わる外力を検出する光ファイバセ
ンサであって、センシングファイバと、特定波長の光信
号を反射し、その他を透過する部分反射器とを含む複数
のセンサから成り、これらセンサを複数接続するセンサ
アレイを複数のグループで構成し、一つのグループ内で
は前後のセンサに用いる前記部分反射器の前記特定波長
を同一にし、前記特定波長の異なるグループを連結して
一つのセンサアレイとしたことを特徴とする。
【０００８】〔２〕上記〔１〕記載の光ファイバセンサ
であって、これらセンサを直列接続すると共に、前後の
センサにおける前記特定波長を異ならしめたことを特徴
とする。
であって、これらセンサを直列接続すると共に、前後の
センサにおける前記特定波長を異ならしめたことを特徴
とする。
【０００９】〔３〕パルス光を分割して一部をセンシン
グファイバに通過させるセンサと、パルス光を分割して
一部を遅延ファイバに通過させる遅延部とを有し、前記
センシングファイバを通過して且つ前記遅延ファイバを
通過していないパルス光と、前記センシングファイバを
通過しないで且つ前記遅延ファイバを通過したパルス光
を干渉させる、少なくとも時分割で多重伝送する光ファ
イバセンサにおいて、パルス光の繰り返し周期を、パル
ス光の時間幅の２倍に時分割多重するセンサ数を掛けた
時間より長くするようにしたことを特徴とする。
グファイバに通過させるセンサと、パルス光を分割して
一部を遅延ファイバに通過させる遅延部とを有し、前記
センシングファイバを通過して且つ前記遅延ファイバを
通過していないパルス光と、前記センシングファイバを
通過しないで且つ前記遅延ファイバを通過したパルス光
を干渉させる、少なくとも時分割で多重伝送する光ファ
イバセンサにおいて、パルス光の繰り返し周期を、パル
ス光の時間幅の２倍に時分割多重するセンサ数を掛けた
時間より長くするようにしたことを特徴とする。
【００１０】〔４〕パルス光を分割して一部をセンシン
グファイバに通過させるセンサと、パルス光を分割して
一部を通過させる遅延ファイバを有し、前記センシング
ファイバを通過して且つ前記遅延ファイバを通過してい
ないパルス光と、前記センシングファイバを通過しない
で且つ前記遅延ファイバを通過したパルス光を干渉させ
る、少なくとも時分割で多重伝送する光ファイバセンサ
において、パルス光の繰り返し周期を、前記センサで分
割されセンシングファイバを通過するパルス光と通過し
ないパルス光の伝搬時間差の２倍以上とし、且つ別のセ
ンサからの干渉パルス光の時間間隔がパルス光の繰り返
し周期の１／２の整数倍からパルス幅と同程度以上にシ
フトした時間間隔となるようにしたことを特徴とする。
グファイバに通過させるセンサと、パルス光を分割して
一部を通過させる遅延ファイバを有し、前記センシング
ファイバを通過して且つ前記遅延ファイバを通過してい
ないパルス光と、前記センシングファイバを通過しない
で且つ前記遅延ファイバを通過したパルス光を干渉させ
る、少なくとも時分割で多重伝送する光ファイバセンサ
において、パルス光の繰り返し周期を、前記センサで分
割されセンシングファイバを通過するパルス光と通過し
ないパルス光の伝搬時間差の２倍以上とし、且つ別のセ
ンサからの干渉パルス光の時間間隔がパルス光の繰り返
し周期の１／２の整数倍からパルス幅と同程度以上にシ
フトした時間間隔となるようにしたことを特徴とする。
【００１１】〔５〕上記〔４〕記載の光ファイバセンサ
において、前記別のセンサからの干渉パルス光の時間間
隔が、パルス光の繰り返し周期の整数倍とパルス光の繰
り返し周期の１／２の和からパルス幅と同程度以上にシ
フトした時間間隔となるようにしたことを特徴とする。
において、前記別のセンサからの干渉パルス光の時間間
隔が、パルス光の繰り返し周期の整数倍とパルス光の繰
り返し周期の１／２の和からパルス幅と同程度以上にシ
フトした時間間隔となるようにしたことを特徴とする。
【００１２】〔６〕上記〔３〕又は〔４〕記載の光ファ
イバセンサにおいて、前記遅延ファイバで復調のための
位相変化を発生させるようにしたことを特徴とする。
イバセンサにおいて、前記遅延ファイバで復調のための
位相変化を発生させるようにしたことを特徴とする。
【００１３】〔７〕上記〔３〕又は〔４〕記載の光ファ
イバセンサにおいて、特定波長を分離する手段を用いて
波長多重で干渉パルス光を伝送するようにしたことを特
徴とする。
イバセンサにおいて、特定波長を分離する手段を用いて
波長多重で干渉パルス光を伝送するようにしたことを特
徴とする。
【００１４】〔８〕上記〔１〕記載の光ファイバセンサ
において、前記部分反射器としてファイバブラッググレ
ーティングまたはファブリ・ペロー共振器を用いるよう
にしたことを特徴とする。
において、前記部分反射器としてファイバブラッググレ
ーティングまたはファブリ・ペロー共振器を用いるよう
にしたことを特徴とする。
【００１５】
〔９〕上記〔１〕記載の光ファイバセンサ
において、光を波長毎に分離、合成できる手段を介し
て、前記センサアレイのグループを並列に接続したこと
を特徴とする。
において、光を波長毎に分離、合成できる手段を介し
て、前記センサアレイのグループを並列に接続したこと
を特徴とする。
【００１６】〔１０〕上記〔３〕又は〔４〕記載の光フ
ァイバセンサにおいて、波長の異なるパルス光を複数個
に分けて伝搬させることを特徴とする。
ァイバセンサにおいて、波長の異なるパルス光を複数個
に分けて伝搬させることを特徴とする。
【００１７】〔１１〕上記〔３〕又は〔４〕記載の光フ
ァイバセンサにおいて、タイミングと波長が異なるパル
ス光でパルス列を形成して１つのＯ／Ｅ変換器に入力す
ることを特徴とする。
ァイバセンサにおいて、タイミングと波長が異なるパル
ス光でパルス列を形成して１つのＯ／Ｅ変換器に入力す
ることを特徴とする。
【００１８】〔１２〕上記〔１〕記載の光ファイバセン
サにおいて、１つのセンサで検出する信号を複数の波長
の光に取込み、前記複数の波長の光から得られた出力を
加算することを特徴とする。
サにおいて、１つのセンサで検出する信号を複数の波長
の光に取込み、前記複数の波長の光から得られた出力を
加算することを特徴とする。
【００１９】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例について図
面を参照しながら説明する。
面を参照しながら説明する。
【００２０】まず、本発明の第１実施例について説明す
る。
る。
【００２１】図１は本発明の第１実施例を示す光ファイ
バセンサシステムの構成図、図２はそのセンサアレイの
配列と送受信パルス列を示す図であり、図２（ａ）は送
信パルス列、図２（ｂ）はセンサアレイの配列、図２
（ｃ）は返信パルス列を示している。
バセンサシステムの構成図、図２はそのセンサアレイの
配列と送受信パルス列を示す図であり、図２（ａ）は送
信パルス列、図２（ｂ）はセンサアレイの配列、図２
（ｃ）は返信パルス列を示している。
【００２２】この図において、１００は光源変調部であ
り、この光源変調部１００は多波長パルス光源１０１
と、このパルス光源１０１に接続されるＰＧＣ変調器１
０２からなり、そのＰＧＣ変調器１０２は、光カプラ１
０３、遅延ファイバ１０４、圧電子１０５、発振器１０
６、ミラー１０７，１０８からなる。
り、この光源変調部１００は多波長パルス光源１０１
と、このパルス光源１０１に接続されるＰＧＣ変調器１
０２からなり、そのＰＧＣ変調器１０２は、光カプラ１
０３、遅延ファイバ１０４、圧電子１０５、発振器１０
６、ミラー１０７，１０８からなる。
【００２３】また、１０９はＰＧＣ変調器１０２の出力
側に接続される光サーキュレータであり、この光サーキ
ュレータ１０９の一方にセンサアレイ１１０が接続され
る。このセンサアレイ１１０は、複数のセンシングファ
イバ１１１−１，１１２−１，１１３−１，…からなる
複数のセンサ１１１，１１２，１１３，…が直列に接続
されている。なお、各センシングファイバ１１１−１，
１１２−１，１１３−１，…の入力側と出力側には部分
反射器１１１−Ａ，１１１−Ｂ；１１２−Ａ，１１２−
Ｂ；１１３−Ａ，１１３−Ｂ，…を有している。
側に接続される光サーキュレータであり、この光サーキ
ュレータ１０９の一方にセンサアレイ１１０が接続され
る。このセンサアレイ１１０は、複数のセンシングファ
イバ１１１−１，１１２−１，１１３−１，…からなる
複数のセンサ１１１，１１２，１１３，…が直列に接続
されている。なお、各センシングファイバ１１１−１，
１１２−１，１１３−１，…の入力側と出力側には部分
反射器１１１−Ａ，１１１−Ｂ；１１２−Ａ，１１２−
Ｂ；１１３−Ａ，１１３−Ｂ，…を有している。
【００２４】更に、光サーキュレータ１０９の出力側に
受光部１２０が設けられ、この受光部１２０は、光サー
キュレータ１０９に接続される分波器１２１と、この分
波器１２１に並列に接続されるＯ／Ｅ変換器１，２，
３，…（１２２−１，１２２−２，１２２−３，…）を
有している。
受光部１２０が設けられ、この受光部１２０は、光サー
キュレータ１０９に接続される分波器１２１と、この分
波器１２１に並列に接続されるＯ／Ｅ変換器１，２，
３，…（１２２−１，１２２−２，１２２−３，…）を
有している。
【００２５】さらに、受光部１２０には処理部１３０が
接続される。この処理部１３０は上記Ｏ／Ｅ変換部１，
２，３，…（１２２−１，１２２−２，１２２−３，
…）のそれぞれにデマルチプレクサ１，２，３，…（１
３１−１，１３１−２，１３１−３，…）が接続され
る。それらのデマルチプレクサ１，２，３，…（１３１
−１，１３１−２，１３１−３，…）には復調器群１
１，１２，１３，…；２１，２２，２３，…；３１，３
２，３３，…（１３２−１，１３２−２，１３２−３，
…；１３２−１１，１３２−１２，１３２−１３，…；
１３２−２１，１３２−２２，１３２−２３，…）が接
続される。
接続される。この処理部１３０は上記Ｏ／Ｅ変換部１，
２，３，…（１２２−１，１２２−２，１２２−３，
…）のそれぞれにデマルチプレクサ１，２，３，…（１
３１−１，１３１−２，１３１−３，…）が接続され
る。それらのデマルチプレクサ１，２，３，…（１３１
−１，１３１−２，１３１−３，…）には復調器群１
１，１２，１３，…；２１，２２，２３，…；３１，３
２，３３，…（１３２−１，１３２−２，１３２−３，
…；１３２−１１，１３２−１２，１３２−１３，…；
１３２−２１，１３２−２２，１３２−２３，…）が接
続される。
【００２６】そこで、多波長パルス光源１０１は複数の
波長成分を持つパルス状のレーザ光（以降、パルス光と
記す）を繰り返し出力するものを用いる。ＰＧＣ変調器
１０２はそのパルス光を光カプラ１０３で分岐して、一
方は直接ミラー１０７に、もう一方は遅延ファイバ１０
４を介してミラー１０８に入射する。遅延ファイバ１０
４には圧電子１０５が取り付けられ、この圧電子１０５
は発振器１０６の出力を受けて遅延ファイバ１０４を伸
び縮みさせる構造とする。
波長成分を持つパルス状のレーザ光（以降、パルス光と
記す）を繰り返し出力するものを用いる。ＰＧＣ変調器
１０２はそのパルス光を光カプラ１０３で分岐して、一
方は直接ミラー１０７に、もう一方は遅延ファイバ１０
４を介してミラー１０８に入射する。遅延ファイバ１０
４には圧電子１０５が取り付けられ、この圧電子１０５
は発振器１０６の出力を受けて遅延ファイバ１０４を伸
び縮みさせる構造とする。
【００２７】ＰＧＣ変調器１０２の出力側には、光サー
キュレータ１０９と光ファイバケーブルを介してセンサ
アレイ１１０を接続する。このセンサアレイ１１０は、
複数のセンシングファイバ１１１−１，１１２−１，１
１３−１，…と２つの部分反射器１１１−Ａ，１１１−
Ｂ；１１２−Ａ，１１２−Ｂ；１１３−Ａ，１１３−
Ｂ，…からなる複数のセンサ１１１，１１２，１１３，
…を接続したもので、それぞれのセンサ１１１，１１
２，１１３，…が検出対象によるセンシングファイバ１
１１−１，１１２−１，１１３−１，…の歪でセンシン
グファイバ１１１−１，１１２−１，１１３−１，…を
伝搬する光の位相を変化させる機能を有するものであ
る。音圧を検出するセンサの具体例に文献２、磁界を検
出するセンサの具体例に文献３に示されたものがある。
ただし、文献２と文献３は干渉計アームとなる２本のフ
ァイバを用いる構造であるが、本実施例ではその一方だ
けを用いている。
キュレータ１０９と光ファイバケーブルを介してセンサ
アレイ１１０を接続する。このセンサアレイ１１０は、
複数のセンシングファイバ１１１−１，１１２−１，１
１３−１，…と２つの部分反射器１１１−Ａ，１１１−
Ｂ；１１２−Ａ，１１２−Ｂ；１１３−Ａ，１１３−
Ｂ，…からなる複数のセンサ１１１，１１２，１１３，
…を接続したもので、それぞれのセンサ１１１，１１
２，１１３，…が検出対象によるセンシングファイバ１
１１−１，１１２−１，１１３−１，…の歪でセンシン
グファイバ１１１−１，１１２−１，１１３−１，…を
伝搬する光の位相を変化させる機能を有するものであ
る。音圧を検出するセンサの具体例に文献２、磁界を検
出するセンサの具体例に文献３に示されたものがある。
ただし、文献２と文献３は干渉計アームとなる２本のフ
ァイバを用いる構造であるが、本実施例ではその一方だ
けを用いている。
【００２８】センサ１１１，１１２，１１３，…の部分
反射器１１１−Ａ，１１１−Ｂ；１１２−Ａ，１１２−
Ｂ；１１３−Ａ，１１３−Ｂ，…は特定波長の光を特定
の反射率で反射し、他の波長の成分は透過するものを用
いる。部分反射器１１１−Ａ，１１１−Ｂ；１１２−
Ａ，１１２−Ｂ；１１３−Ａ，１１３−Ｂ，…となる素
子にはＦＢＧ（ファイバブラックグレーティング）、フ
ァブリ・ペロー共振器などがある。１つのセンサに用い
る２つの部分反射器１１１−Ａ，１１１−Ｂ；１１２−
Ａ，１１２−Ｂ；１１３−Ａ，１１３−Ｂ，…は同じ波
長を反射し、その波長がパルス光に含まれる何れかの波
長（λ1 〜λn ）と重なるようにする。
反射器１１１−Ａ，１１１−Ｂ；１１２−Ａ，１１２−
Ｂ；１１３−Ａ，１１３−Ｂ，…は特定波長の光を特定
の反射率で反射し、他の波長の成分は透過するものを用
いる。部分反射器１１１−Ａ，１１１−Ｂ；１１２−
Ａ，１１２−Ｂ；１１３−Ａ，１１３−Ｂ，…となる素
子にはＦＢＧ（ファイバブラックグレーティング）、フ
ァブリ・ペロー共振器などがある。１つのセンサに用い
る２つの部分反射器１１１−Ａ，１１１−Ｂ；１１２−
Ａ，１１２−Ｂ；１１３−Ａ，１１３−Ｂ，…は同じ波
長を反射し、その波長がパルス光に含まれる何れかの波
長（λ1 〜λn ）と重なるようにする。
【００２９】センサアレイ１１０の各センサ１１１，１
１２，１１３，…に割り当てる反射波長は、図２（ａ）
に示すように、２つの波長（例えばλ1 とλ2 ）のセン
サを交互に接続して１つのグループとして、波長が異な
るグループを連結して１本のセンサアレイとする。な
お、λの添字の番号と実際の波長の順番とは無関係であ
る。
１２，１１３，…に割り当てる反射波長は、図２（ａ）
に示すように、２つの波長（例えばλ1 とλ2 ）のセン
サを交互に接続して１つのグループとして、波長が異な
るグループを連結して１本のセンサアレイとする。な
お、λの添字の番号と実際の波長の順番とは無関係であ
る。
【００３０】ＰＧＣ変調器１０２の遅延ファイバ１０４
での往復伝搬時間τと各センシングファイバ１１１−
１，１１２−１，１１３−１，…は往復伝搬時間がほぼ
等しくなるように長さを決め、多波長パルス光源１０１
から出力されるパルスの繰り返し周期ＴP は、ＴP ≧２
τＮTDMと設定する。ここで、ＮTDM は１つの波長に時
分割で多重化するセンサの数である。パルス幅ｗはτと
同程度またはτ以下とする。
での往復伝搬時間τと各センシングファイバ１１１−
１，１１２−１，１１３−１，…は往復伝搬時間がほぼ
等しくなるように長さを決め、多波長パルス光源１０１
から出力されるパルスの繰り返し周期ＴP は、ＴP ≧２
τＮTDMと設定する。ここで、ＮTDM は１つの波長に時
分割で多重化するセンサの数である。パルス幅ｗはτと
同程度またはτ以下とする。
【００３１】センサアレイ１１０で反射したパルス列が
光サーキュレータ１０９を経由して受光部１２０に到達
するように受光部１２０を接続する。受光部１２０は各
波長成分を分離する分波器１２１、この分波器１２１か
ら出力される光を電気に変換する複数のＯ／Ｅ変換器
１，２，３，…（１２２−１，１２２−２，１２２−
３，…）で構成する。
光サーキュレータ１０９を経由して受光部１２０に到達
するように受光部１２０を接続する。受光部１２０は各
波長成分を分離する分波器１２１、この分波器１２１か
ら出力される光を電気に変換する複数のＯ／Ｅ変換器
１，２，３，…（１２２−１，１２２−２，１２２−
３，…）で構成する。
【００３２】処理部１３０は、各Ｏ／Ｅ変換器１，２，
３，…（１２２−１，１２２−２，１２２−３，…）か
ら出力される時分割多重されたパルス列を分離するデマ
ルチプレクサ１，２，３，…（１２２−１，１２２−
２，１２２−３，…）と各センサ１１１，１１２，１１
３，…で検出した信号を復調する復調器１１，１２，１
３，…；２１，２２，２３，…；３１，３２，３３，…
（１３２−１，１３２−２，１３２−３，…；１３２−
１１，１３２−１２，１３２−１３，…；１３２−２
１，１３２−２２，１３２−２３，…で構成される。復
調器の具体例は文献１に示されている。
３，…（１２２−１，１２２−２，１２２−３，…）か
ら出力される時分割多重されたパルス列を分離するデマ
ルチプレクサ１，２，３，…（１２２−１，１２２−
２，１２２−３，…）と各センサ１１１，１１２，１１
３，…で検出した信号を復調する復調器１１，１２，１
３，…；２１，２２，２３，…；３１，３２，３３，…
（１３２−１，１３２−２，１３２−３，…；１３２−
１１，１３２−１２，１３２−１３，…；１３２−２
１，１３２−２２，１３２−２３，…で構成される。復
調器の具体例は文献１に示されている。
【００３３】次に、この第１実施例の動作について説明
する。
する。
【００３４】まず、図２に示した送信パルス列、センサ
アレイの配列、返信パルス列の図を用いてセンサアレイ
でパルス列が生成される様子を説明する。
アレイの配列、返信パルス列の図を用いてセンサアレイ
でパルス列が生成される様子を説明する。
【００３５】光源部から送信されたパルス♯１１，♯１
２の一部がセンサ１１１の２つのＦＢＧで反射され、そ
れぞれパルス♯１１１と♯１１２、♯１２１と♯１２２
となる。このうちパルス♯１１２と♯１２１が重なり干
渉して受光部１２０に返信される。送信パルス♯２１と
♯２２以降も同様に４つに分けられ２つが干渉して干渉
パルス光となり、残り２つはタイミングのずれた非干渉
パルス光となって受光部１２０に返信される。同一波長
の他のセンサからのパルスとはτ以上の時間差があるの
でパルス列となり、時分割多重で返信される。他のグル
ープの部分反射器で反射したパルスは波長多重で返信さ
れる。
２の一部がセンサ１１１の２つのＦＢＧで反射され、そ
れぞれパルス♯１１１と♯１１２、♯１２１と♯１２２
となる。このうちパルス♯１１２と♯１２１が重なり干
渉して受光部１２０に返信される。送信パルス♯２１と
♯２２以降も同様に４つに分けられ２つが干渉して干渉
パルス光となり、残り２つはタイミングのずれた非干渉
パルス光となって受光部１２０に返信される。同一波長
の他のセンサからのパルスとはτ以上の時間差があるの
でパルス列となり、時分割多重で返信される。他のグル
ープの部分反射器で反射したパルスは波長多重で返信さ
れる。
【００３６】各センサのセンシングファイバでは検出対
象が伝搬する光の位相に取り込まれる。これについて、
詳しくは文献２、３に示されている。各センサ１１１，
１１２，１１３，…の部分反射器１１１−Ａ，１１１−
Ｂ；１１２−Ａ，１１２−Ｂ；１１３−Ａ，１１３−
Ｂ，…で反射した光が時分割多重と波長多重で受光部１
２０に到達し、分波器１２１で各波長ごとに分離され、
Ｏ／Ｅ変換器１，２，３，…で電気信号に変換される。
干渉するパルス（例えば上記のパルス♯１１２と♯１２
１）の一方はセンシングファイバで信号を取込み、もう
一方はＰＧＣ変調器１０２でＰＧＣを取り込んでいる。
したがって、Ｏ／Ｅ変調器１，２，３，…（１２２−
１，１２２−２，１２２−３，…）以降は文献１と同様
に動作する。
象が伝搬する光の位相に取り込まれる。これについて、
詳しくは文献２、３に示されている。各センサ１１１，
１１２，１１３，…の部分反射器１１１−Ａ，１１１−
Ｂ；１１２−Ａ，１１２−Ｂ；１１３−Ａ，１１３−
Ｂ，…で反射した光が時分割多重と波長多重で受光部１
２０に到達し、分波器１２１で各波長ごとに分離され、
Ｏ／Ｅ変換器１，２，３，…で電気信号に変換される。
干渉するパルス（例えば上記のパルス♯１１２と♯１２
１）の一方はセンシングファイバで信号を取込み、もう
一方はＰＧＣ変調器１０２でＰＧＣを取り込んでいる。
したがって、Ｏ／Ｅ変調器１，２，３，…（１２２−
１，１２２−２，１２２−３，…）以降は文献１と同様
に動作する。
【００３７】次に、本発明の第１実施例の効果について
説明する。
説明する。
【００３８】センサアレイに波長選択性のある部分反射
器を用いるだけの単純な構造で、波長多重伝送系を構成
して伝送容量を向上させることができる。
器を用いるだけの単純な構造で、波長多重伝送系を構成
して伝送容量を向上させることができる。
【００３９】波長λ1 の２つのセンサの間の遅延部分に
波長λ2 のセンサを設けることで単なる遅延ファイバを
設ける場合と比べて無駄な伝搬損失の発生を避けてその
分、多重化数を多くすることができる。
波長λ2 のセンサを設けることで単なる遅延ファイバを
設ける場合と比べて無駄な伝搬損失の発生を避けてその
分、多重化数を多くすることができる。
【００４０】次に、本発明の第２実施例について説明す
る。
る。
【００４１】図３は本発明の第２実施例を示すセンサア
レイの配列と送受信パルス列を示す図であり、図３
（ａ）は送信パルス列、図３（ｂ）はセンサ配列、図３
（ｃ）は返信パルス列を示している。
レイの配列と送受信パルス列を示す図であり、図３
（ａ）は送信パルス列、図３（ｂ）はセンサ配列、図３
（ｃ）は返信パルス列を示している。
【００４２】この第２実施例では、パルス光の配列が第
１実施例と異なるが、その他の構成は図１に示した第１
の実施例と同様に構成する。
１実施例と異なるが、その他の構成は図１に示した第１
の実施例と同様に構成する。
【００４３】ここで、ｄは定数、ＮTDM はＴＤＭのチャ
ンネル数である。
ンネル数である。
【００４４】センサ間接続ファイバの長さを均一にでき
ない場合、センサ間に往復伝搬時間がＴP ／２の整数倍
となるファイバを挿入する。
ない場合、センサ間に往復伝搬時間がＴP ／２の整数倍
となるファイバを挿入する。
【００４５】次に、第２実施例の動作について説明す
る。
る。
【００４６】λ1 のセンサ１に到達した送信パルス対♯
１１と♯１２で干渉パルス光♯１１２＋♯１２１、非干
渉パルス光♯１１１と♯１２２、２番目に到達した送信
パルス対♯２１と♯２２で干渉パルス光♯２１２＋♯２
２１、非干渉パルス光♯２１１と♯２２２が返送され
る。センサ２で反射した干渉パルス光と非干渉パルス光
は、センサ１で反射した干渉パルス光と非干渉パルス光
から後方にｄシフトしたタイミングで返送される。セン
サ３以降から反射される干渉パルス光と非干渉パルス光
も順次後方にｄシフトしたタイミングで返送され、時間
領域で分離されたパルス列となる。
１１と♯１２で干渉パルス光♯１１２＋♯１２１、非干
渉パルス光♯１１１と♯１２２、２番目に到達した送信
パルス対♯２１と♯２２で干渉パルス光♯２１２＋♯２
２１、非干渉パルス光♯２１１と♯２２２が返送され
る。センサ２で反射した干渉パルス光と非干渉パルス光
は、センサ１で反射した干渉パルス光と非干渉パルス光
から後方にｄシフトしたタイミングで返送される。セン
サ３以降から反射される干渉パルス光と非干渉パルス光
も順次後方にｄシフトしたタイミングで返送され、時間
領域で分離されたパルス列となる。
【００４７】次に、第２実施例の効果について説明す
る。
る。
【００４８】第１実施例の効果に加え、第１実施例でセ
ンシングファイバを長くしてセンサの感度を高く設定す
ると、サンプリング周波数（送信パルスの繰り返し周波
数１／ＴP ）の限界が低くなり検出信号の帯域の限界が
狭くなるか、またはＴＤＭの多重化数の限界が低くな
る。しかし、本実施例では、第１実施例よりサンプリン
グ周波数は数を高く設定できるので、検出信号の帯域幅
とＴＤＭ多重化数の限界を高くできる。
ンシングファイバを長くしてセンサの感度を高く設定す
ると、サンプリング周波数（送信パルスの繰り返し周波
数１／ＴP ）の限界が低くなり検出信号の帯域の限界が
狭くなるか、またはＴＤＭの多重化数の限界が低くな
る。しかし、本実施例では、第１実施例よりサンプリン
グ周波数は数を高く設定できるので、検出信号の帯域幅
とＴＤＭ多重化数の限界を高くできる。
【００４９】次に、本発明の第３実施例について説明す
る。
る。
【００５０】図４は本発明の第３実施例を示すセンサア
レイの配列と送受信パルス列を示す図であり、図４
（ａ）は送信パルス列、図４（ｂ）はセンサ配列、図４
（ｃ）は返信パルス列を示している。
レイの配列と送受信パルス列を示す図であり、図４
（ａ）は送信パルス列、図４（ｂ）はセンサ配列、図４
（ｃ）は返信パルス列を示している。
【００５１】パルス光の配列が第１実施例と異なるが、
その他の構成は図１に示した第１実施例と同様に構成す
る。
その他の構成は図１に示した第１実施例と同様に構成す
る。
【００５２】ここで、ｄは定数、ＮTDM はＴＤＭのチャ
ンネル数である。センサ間接続ファイバの長さを均一に
できない場合、センサ間に往復伝搬時間がＴP の整数倍
となるファイバを挿入する。
ンネル数である。センサ間接続ファイバの長さを均一に
できない場合、センサ間に往復伝搬時間がＴP の整数倍
となるファイバを挿入する。
【００５３】次に、本発明の第３実施例の動作の説明を
する。
する。
【００５４】干渉パルス光と非干渉パルス光が交互に並
んだパルス列が返信される。したがって干渉パルス光が
等間隔となる。この他は第２実施例と同様に動作する。
んだパルス列が返信される。したがって干渉パルス光が
等間隔となる。この他は第２実施例と同様に動作する。
【００５５】次に、本発明の第３実施例の効果について
説明する。
説明する。
【００５６】第２実施例の効果に加え、干渉パルス光が
等間隔となるため、一定周期でサンプリングできるよう
になり、帯域幅を広くして処理部のサンプリング速度の
制約で多重化数が制限される場合には、多重化数を２倍
まで増やすことができる。処理部のサンプリング速度の
制約が問題にならない場合でも、デマルチプレクサの処
理量及びコストを第２実施例より抑えることができる。
等間隔となるため、一定周期でサンプリングできるよう
になり、帯域幅を広くして処理部のサンプリング速度の
制約で多重化数が制限される場合には、多重化数を２倍
まで増やすことができる。処理部のサンプリング速度の
制約が問題にならない場合でも、デマルチプレクサの処
理量及びコストを第２実施例より抑えることができる。
【００５７】次に、本発明の第４実施例について説明す
る。
る。
【００５８】図５は本発明の第４実施例の光ファイバセ
ンサシステムの構成図である。
ンサシステムの構成図である。
【００５９】この図において、２０１は光源変調部、２
０２は光源変調部２０１に接続される光サーキュレー
タ、２１０は光サーキュレータ２０２に接続されるセン
サアレイ、２２０は光サーキュレータ２０２の出力側に
接続される受光部、２３０は受光部２２０に接続される
処理部である。
０２は光源変調部２０１に接続される光サーキュレー
タ、２１０は光サーキュレータ２０２に接続されるセン
サアレイ、２２０は光サーキュレータ２０２の出力側に
接続される受光部、２３０は受光部２２０に接続される
処理部である。
【００６０】センサアレイ２１０以外は図１に示した第
１実施例と同様に構成する。センサアレイ２１０は、光
源変調部２０１から入力されたパルス光の波長を分離
し、センサ側から入力されるパルスを結合する合分波器
２１１を介して各センサグループ１〜Ｎ（２１２，２１
３，２１４，…）が並列に接続された構造とする。ここ
で、合分波器２１１で分離する波長帯は接続するセンサ
グループ１〜Ｎ（２１２，２１３，２１４，…）に使用
されている部分反射器（図示なし）の反射波長が含まれ
るようにする。
１実施例と同様に構成する。センサアレイ２１０は、光
源変調部２０１から入力されたパルス光の波長を分離
し、センサ側から入力されるパルスを結合する合分波器
２１１を介して各センサグループ１〜Ｎ（２１２，２１
３，２１４，…）が並列に接続された構造とする。ここ
で、合分波器２１１で分離する波長帯は接続するセンサ
グループ１〜Ｎ（２１２，２１３，２１４，…）に使用
されている部分反射器（図示なし）の反射波長が含まれ
るようにする。
【００６１】次に、本発明の第４実施例の動作について
説明する。
説明する。
【００６２】センサアレイ２１０以外は第１実施例と同
様に動作する。センサアレイ２１０に入力したパルス光
が合分波器２１１で各センサグループ１〜Ｎ（２１２，
２１３，２１４，…）に対応した波長帯ごとに分離さ
れ、各センサグループ１〜Ｎ（２１２，２１３，２１
４，…）に送られる。各グループのセンサは第１実施例
と同様に動作する。各センサで反射したパルスがパルス
列となり、合分波器２１１で結合して波長多重され受光
部２２０に返信される。
様に動作する。センサアレイ２１０に入力したパルス光
が合分波器２１１で各センサグループ１〜Ｎ（２１２，
２１３，２１４，…）に対応した波長帯ごとに分離さ
れ、各センサグループ１〜Ｎ（２１２，２１３，２１
４，…）に送られる。各グループのセンサは第１実施例
と同様に動作する。各センサで反射したパルスがパルス
列となり、合分波器２１１で結合して波長多重され受光
部２２０に返信される。
【００６３】次に、本発明の第４実施例の効果について
説明する。
説明する。
【００６４】第１実施例の効果に加え、第１実施例で他
のグループを通過する間の伝搬損失が無くなり、センサ
アレイ全体での伝送損失が減少する。したがって、多重
化数が伝送損失で制限される場合は多重化数を増やすこ
とができる。
のグループを通過する間の伝搬損失が無くなり、センサ
アレイ全体での伝送損失が減少する。したがって、多重
化数が伝送損失で制限される場合は多重化数を増やすこ
とができる。
【００６５】次に、本発明の第５実施例について説明す
る。
る。
【００６６】図６は本発明の第５実施例の光ファイバセ
ンサシステムの構成図である。
ンサシステムの構成図である。
【００６７】この図において、３０１は多波長パルス光
源、３０２は光サーキュレータ、３１０はセンサアレ
イ、３２０はＰＧＣ変調器、３３０は受光部、３４０は
処理部であり、この処理部３４０はデマルチプレクサ
１，２，…（３４１−１，３４１−２，…、参照信号発
生器１（３４２）、参照信号発生器２（３４３）を有
し、デマルチプレクサ１（３４１−１）には、復調器１
１（３４４−１）が接続され、この復調器１１（３４４
−１）は乗算器１（３４４−１−１）、乗算器２（３４
４−１−２），ＬＰＦ１（３４４−１−３）、ＬＰＦ２
（３４４−１−４）、アークタンジェント演算器（３４
４−１−５）、アンラップ処理器（３４４−１−６）か
らなり、さらに、復調器１２（３４４−２），…が接続
される。また、デマルチプレクサ２（３４１−２）に
は、復調器２１（３４４−１１），…が接続される。
源、３０２は光サーキュレータ、３１０はセンサアレ
イ、３２０はＰＧＣ変調器、３３０は受光部、３４０は
処理部であり、この処理部３４０はデマルチプレクサ
１，２，…（３４１−１，３４１−２，…、参照信号発
生器１（３４２）、参照信号発生器２（３４３）を有
し、デマルチプレクサ１（３４１−１）には、復調器１
１（３４４−１）が接続され、この復調器１１（３４４
−１）は乗算器１（３４４−１−１）、乗算器２（３４
４−１−２），ＬＰＦ１（３４４−１−３）、ＬＰＦ２
（３４４−１−４）、アークタンジェント演算器（３４
４−１−５）、アンラップ処理器（３４４−１−６）か
らなり、さらに、復調器１２（３４４−２），…が接続
される。また、デマルチプレクサ２（３４１−２）に
は、復調器２１（３４４−１１），…が接続される。
【００６８】第１実施例ではＰＧＣ変調器を多波長パル
ス光源と光サーキュレータの間に配置したが、本実施例
ではＰＧＣ変調器３２０を光サーキュレータ３０２と受
光部３３０の間に配置する。復調器１１，１２，…（３
４４−１，３４４−２，…）はＰＧＣの周波数とその２
倍の周波数で同期検波する乗算器１と２（３４４−１−
１，３４４−１−２）及びローパスフィルタ（ＬＰＦ）
１と２（３４４−１−３，３４４−１−４）を入力に接
続し、ＬＰＦ１と２（３４４−１−３，３４４−１−
４）から出力される検出信号のｓｉｎ成分とｃｏｓ成分
のアークタンジェント（ａｒｃｔａｎ）を演算するアー
クタンジェント演算器（３４４−１−５）、アークタン
ジェントの演算で結果が±πｒａｄを超えたときに発生
する不連続点を連結するアンラップ処理器（３４４−１
−６）で構成する。ＰＧＣの周波数で同期検波するため
の参照信号発生器１（３４２）とＰＧＣの２倍の周波数
で同期検波するための参照信号発生器２（３４３）を処
理部３４０に一式構成して、複数の復調器で共用する構
成とする。その他は第１実施例と同様に構成する。
ス光源と光サーキュレータの間に配置したが、本実施例
ではＰＧＣ変調器３２０を光サーキュレータ３０２と受
光部３３０の間に配置する。復調器１１，１２，…（３
４４−１，３４４−２，…）はＰＧＣの周波数とその２
倍の周波数で同期検波する乗算器１と２（３４４−１−
１，３４４−１−２）及びローパスフィルタ（ＬＰＦ）
１と２（３４４−１−３，３４４−１−４）を入力に接
続し、ＬＰＦ１と２（３４４−１−３，３４４−１−
４）から出力される検出信号のｓｉｎ成分とｃｏｓ成分
のアークタンジェント（ａｒｃｔａｎ）を演算するアー
クタンジェント演算器（３４４−１−５）、アークタン
ジェントの演算で結果が±πｒａｄを超えたときに発生
する不連続点を連結するアンラップ処理器（３４４−１
−６）で構成する。ＰＧＣの周波数で同期検波するため
の参照信号発生器１（３４２）とＰＧＣの２倍の周波数
で同期検波するための参照信号発生器２（３４３）を処
理部３４０に一式構成して、複数の復調器で共用する構
成とする。その他は第１実施例と同様に構成する。
【００６９】次に、第５実施例の動作について説明す
る。
る。
【００７０】多波長パルス光源３０１から出力されたパ
ルス光が光サーキュレータ３０２を介してセンサアレイ
３１０に入力され、各センサの部分反射器で反射してパ
ルス列となり、ＰＧＣ変調器３２０に返信される。ＰＧ
Ｃ変調器３２０から出力されるパルス列は、図２に示し
た第１実施例の返信パルスと同じになる。復調器（１
１，１２，…（３４４−１，３４４−２，…）では、乗
算器１と２（３４４−１−１，３４４−１−２）、ＬＰ
Ｆ１と２（３４４−１−３，３４４−１−４）がＰＧＣ
の周波数とその２倍の周波数で同期検波で検出信号のｓ
ｉｎとｃｏｓが選ばれる。そこからａｒｃｔａｎの演算
とアンラップ処理を行うことで検出信号を復調する。そ
の他は第１実施例と同様に処理する。
ルス光が光サーキュレータ３０２を介してセンサアレイ
３１０に入力され、各センサの部分反射器で反射してパ
ルス列となり、ＰＧＣ変調器３２０に返信される。ＰＧ
Ｃ変調器３２０から出力されるパルス列は、図２に示し
た第１実施例の返信パルスと同じになる。復調器（１
１，１２，…（３４４−１，３４４−２，…）では、乗
算器１と２（３４４−１−１，３４４−１−２）、ＬＰ
Ｆ１と２（３４４−１−３，３４４−１−４）がＰＧＣ
の周波数とその２倍の周波数で同期検波で検出信号のｓ
ｉｎとｃｏｓが選ばれる。そこからａｒｃｔａｎの演算
とアンラップ処理を行うことで検出信号を復調する。そ
の他は第１実施例と同様に処理する。
【００７１】次に、本発明の第５実施例の効果について
説明する。
説明する。
【００７２】多波長パルス光源３０１からＰＧＣ変調器
３２０の間の光ファイバの長さを変えても復調器入力の
ＰＧＣの位相が変わらないため、参照信号の位相を再調
整する必要がなくなる。さらに、参照信号の位相が全セ
ンサ共通となることから１組の参照信号発生器を全ての
復調器で共通に用いることができるようになり、処理部
のサイズとコストを減らすことができる。
３２０の間の光ファイバの長さを変えても復調器入力の
ＰＧＣの位相が変わらないため、参照信号の位相を再調
整する必要がなくなる。さらに、参照信号の位相が全セ
ンサ共通となることから１組の参照信号発生器を全ての
復調器で共通に用いることができるようになり、処理部
のサイズとコストを減らすことができる。
【００７３】次に、本発明の第６実施例について説明す
る。
る。
【００７４】図７は本発明の第６実施例の光ファイバセ
ンサシステムの構成図である。
ンサシステムの構成図である。
【００７５】４０１−１〜４０１−３，…は複数の多波
長パルス光源、４０２は光カプラ、４０３−１，４０３
−２，４０３−３，…はＰＧＣ変調器１〜３，…、４０
４−１，４０４−２，４０４−３，…は光アンプ１〜
３，…、４０５−１，４０５−２，４０５−３，…は光
サーキュレータ１〜３，…、４０６−１，４０６−２，
４０６−３，…はセンサアレイ１〜３，…、４０７−
１，４０７−２，４０７−３，…は受光部１〜３，…、
４０８−１，４０８−２，４０８−３，…は処理部１〜
３，…である。
長パルス光源、４０２は光カプラ、４０３−１，４０３
−２，４０３−３，…はＰＧＣ変調器１〜３，…、４０
４−１，４０４−２，４０４−３，…は光アンプ１〜
３，…、４０５−１，４０５−２，４０５−３，…は光
サーキュレータ１〜３，…、４０６−１，４０６−２，
４０６−３，…はセンサアレイ１〜３，…、４０７−
１，４０７−２，４０７−３，…は受光部１〜３，…、
４０８−１，４０８−２，４０８−３，…は処理部１〜
３，…である。
【００７６】図７に本実施例の構成を示す。２つの波長
成分を持つパルス光をタイミングをずらして出力できる
ように多波長パルス光源１，２，３，…（４０１−１，
４０１−２，４０１−３，…）と光カプラ４０２を構成
する。光カプラ４０２の複数の出力に、第１実施例に示
したＰＧＣ変調器、光サーキュレータ、センサアレイ、
受光部と処理部を、複数、第１実施例と同様に接続す
る。さらに、各ＰＧＣ変調器と光サーキュレータの間に
光アンプを接続する。
成分を持つパルス光をタイミングをずらして出力できる
ように多波長パルス光源１，２，３，…（４０１−１，
４０１−２，４０１−３，…）と光カプラ４０２を構成
する。光カプラ４０２の複数の出力に、第１実施例に示
したＰＧＣ変調器、光サーキュレータ、センサアレイ、
受光部と処理部を、複数、第１実施例と同様に接続す
る。さらに、各ＰＧＣ変調器と光サーキュレータの間に
光アンプを接続する。
【００７７】次に、第６実施例の動作について説明す
る。
る。
【００７８】波長の異なるパルス光がパルス列となって
光カプラ４０２から複数出力される。ＰＧＣ変調器１
（４０１−１）で各パルス光が二つに分割され光アンプ
１（４０３−１）で増幅された後、光サーキュレータ１
（４０５−１）を介してセンサアレイ１（４０６−１）
に伝送される。センサアレイ１（４０６−１）、受光部
１（４０７−１）、処理部１（４０８−１）は第１実施
例と同様に動作する。ＰＧＣ変調器２，３，…（４０３
−２，４０３−３，…）その他添字２以降の各部は添字
１の同一名称の部分と同様に動作する。
光カプラ４０２から複数出力される。ＰＧＣ変調器１
（４０１−１）で各パルス光が二つに分割され光アンプ
１（４０３−１）で増幅された後、光サーキュレータ１
（４０５−１）を介してセンサアレイ１（４０６−１）
に伝送される。センサアレイ１（４０６−１）、受光部
１（４０７−１）、処理部１（４０８−１）は第１実施
例と同様に動作する。ＰＧＣ変調器２，３，…（４０３
−２，４０３−３，…）その他添字２以降の各部は添字
１の同一名称の部分と同様に動作する。
【００７９】次に、第６実施例の効果について説明す
る。
る。
【００８０】高出力の光アンプを用いる場合に、光ファ
イバの非線型伝送損失で多重化数が制限される場合があ
るが、本実施例ではパルスを分割しているのでピークパ
ワーが低くなり、非線型伝送損失を軽減して多重化数を
増やすことができる。
イバの非線型伝送損失で多重化数が制限される場合があ
るが、本実施例ではパルスを分割しているのでピークパ
ワーが低くなり、非線型伝送損失を軽減して多重化数を
増やすことができる。
【００８１】センサアレイまでのファイバの数を増やし
てセンサ数を多くする場合、本実施例では光源とＰＧＣ
変調器を共用としてシステム全体のサイズとコストを減
らすことができる。
てセンサ数を多くする場合、本実施例では光源とＰＧＣ
変調器を共用としてシステム全体のサイズとコストを減
らすことができる。
【００８２】次に、本発明の第７実施例について説明す
る。
る。
【００８３】図８は本発明の第７実施例の光ファイバセ
ンサシステムの構成図である。
ンサシステムの構成図である。
【００８４】この図において、５０１は多波長パルス光
源とＰＧＣ変調器からなる光源変調部、５０２は光源変
調部５０１に接続される光サーキュレータ、５１０はセ
ンサアレイ、５２０は受光部であり、この受光部５２０
は、分波器５２１と、この分波器５２１に並列に接続さ
れるＯ／Ｅ変換器１，２，…（５２２−１，５２２−
２，…）を有している。また、これらのＯ／Ｅ変換器
１，２，…（５２２−１，５２２−２，…）は処理部５
３０に接続されている。この処理部５３０は、デマルチ
プレクサ１，２，…（５３１−１，５３１−２，…）
と、それらのデマルチプレクサ１，２，…（５３１−
１，５３１−２，…）に接続される復調器群１１，１
２，１３，；２１，…（５３２−１，５３２−２，５３
２−３，…；５３２−１１，５３２−１２，５３２−１
３，…）からなる。
源とＰＧＣ変調器からなる光源変調部、５０２は光源変
調部５０１に接続される光サーキュレータ、５１０はセ
ンサアレイ、５２０は受光部であり、この受光部５２０
は、分波器５２１と、この分波器５２１に並列に接続さ
れるＯ／Ｅ変換器１，２，…（５２２−１，５２２−
２，…）を有している。また、これらのＯ／Ｅ変換器
１，２，…（５２２−１，５２２−２，…）は処理部５
３０に接続されている。この処理部５３０は、デマルチ
プレクサ１，２，…（５３１−１，５３１−２，…）
と、それらのデマルチプレクサ１，２，…（５３１−
１，５３１−２，…）に接続される復調器群１１，１
２，１３，；２１，…（５３２−１，５３２−２，５３
２−３，…；５３２−１１，５３２−１２，５３２−１
３，…）からなる。
【００８５】そこで、センサアレイ５１０の１つのグル
ープに用いるセンサの部分反射器の反射波長が３つの波
長（例えばλ1 ，λ2 ，λ3 ）を順次繰り返して接続さ
れた構成とする。光源変調部５０１から出力されるパル
スの繰り返し周期ＴP は、ＴP ≧３τＮTDMと設定す
る。ここで、ＮTDM は１つの波長に時分割で多重化する
センサの数、τはＰＧＣ変調器の遅延ファイバでの往復
伝搬時間であり、各センサのセシングファイバでの往復
伝搬時間でもある。分波器５２１はセンサアレイ５１０
の１つのグループに用いた３つの波長が分波器５２１の
１つの出力端から出力されるようにする。この他は第１
実施例と同様に構成する。
ープに用いるセンサの部分反射器の反射波長が３つの波
長（例えばλ1 ，λ2 ，λ3 ）を順次繰り返して接続さ
れた構成とする。光源変調部５０１から出力されるパル
スの繰り返し周期ＴP は、ＴP ≧３τＮTDMと設定す
る。ここで、ＮTDM は１つの波長に時分割で多重化する
センサの数、τはＰＧＣ変調器の遅延ファイバでの往復
伝搬時間であり、各センサのセシングファイバでの往復
伝搬時間でもある。分波器５２１はセンサアレイ５１０
の１つのグループに用いた３つの波長が分波器５２１の
１つの出力端から出力されるようにする。この他は第１
実施例と同様に構成する。
【００８６】次に、本発明の第７実施例の動作について
説明する。
説明する。
【００８７】図８のグループ１の返信パルス列の図を用
いてパルス列が生成される様子を説明する。第１実施例
と同様に光源部から送信されたパルス♯１１，♯１２の
一部がセンサ１の２つの部分反射器で反射され、それぞ
れパルス♯１１１と♯１１２，♯１２１と♯１２２とな
り、パルス♯１１２と♯１２１が干渉して受光部５２０
に返信される。本実施例ではλ2 のセンサ１から反射す
るパルス♯１１２と♯１２１と同じタイミングで、その
前後に配置されたλ2 のセンサ１から反射するパルス♯
１２２とλ3 のセンサ１から反射するパルス♯１１１が
重なって返信される。他のセンサで反射したパルスも３
つの波長が重なり、パルス列となって返信される。分波
器５２１は各グループに対応する波長帯ごとに分離して
Ｏ／Ｅ変調器１，２，…（５２２−１，５２２−２，
…）に出力する。Ｏ／Ｅ変換器１，２，…（５２２−
１，５２２−２，…）からは、各センサからのパルスに
よる干渉項と定数項、及び前後のセンサの定数項の和で
表されるパルスが時分割多重されて出力される。ここ
で、波長が異なるパルスは干渉しないため単にパルスの
パワーに比例した定数項が加算されただけの出力とな
る。この他は第１実施例と同様に動作する。
いてパルス列が生成される様子を説明する。第１実施例
と同様に光源部から送信されたパルス♯１１，♯１２の
一部がセンサ１の２つの部分反射器で反射され、それぞ
れパルス♯１１１と♯１１２，♯１２１と♯１２２とな
り、パルス♯１１２と♯１２１が干渉して受光部５２０
に返信される。本実施例ではλ2 のセンサ１から反射す
るパルス♯１１２と♯１２１と同じタイミングで、その
前後に配置されたλ2 のセンサ１から反射するパルス♯
１２２とλ3 のセンサ１から反射するパルス♯１１１が
重なって返信される。他のセンサで反射したパルスも３
つの波長が重なり、パルス列となって返信される。分波
器５２１は各グループに対応する波長帯ごとに分離して
Ｏ／Ｅ変調器１，２，…（５２２−１，５２２−２，
…）に出力する。Ｏ／Ｅ変換器１，２，…（５２２−
１，５２２−２，…）からは、各センサからのパルスに
よる干渉項と定数項、及び前後のセンサの定数項の和で
表されるパルスが時分割多重されて出力される。ここ
で、波長が異なるパルスは干渉しないため単にパルスの
パワーに比例した定数項が加算されただけの出力とな
る。この他は第１実施例と同様に動作する。
【００８８】次に、本発明の第７実施例の効果について
説明する。
説明する。
【００８９】第１実施例の効果に加え、Ｏ／Ｅ変換器
１，２，…とデマルチプレクサ１，２，…の数分だけと
なるので、第１実施例の１／３以下となり、システムの
サイズとコストを減らすことができる。
１，２，…とデマルチプレクサ１，２，…の数分だけと
なるので、第１実施例の１／３以下となり、システムの
サイズとコストを減らすことができる。
【００９０】次に、本発明の第８実施例について説明す
る。
る。
【００９１】図９は本発明の第８実施例の光ファイバセ
ンサシステムの構成図である。
ンサシステムの構成図である。
【００９２】この図において、６０１は多波長パルス光
源とＰＧＣ変調器からなる光源変調部、６０２はその光
源変調部６０１に接続される光サーキュレータ、６１０
はセンサアレイ、６２０は受光部であり、この受光部６
２０は、分波器６２１と、この分波器６２１に並列に接
続されるＯ／Ｅ変換器１１，１２，１３，１４，２１，
…（６２２−１，６２２−２，６２２−３，６２２−
４，６２２−１１，…）を有している。また、これらの
Ｏ／Ｅ変換器１１，１２，１３，１４，２１，…（６２
２−１，６２２−２，６２２−３，６２２−４，６２２
−５，…）は処理部５３０に接続されている。この処理
部６３０は、デマルチプレクサ１１，１２，１３，１
４，２１，…（６３１−１，６３１−２，６３１−３，
６３１−４，６３１−１１，…）と、それらのデマルチ
プレクサ１１，１２，１３，１４，２１，…（６３１−
１，６３１−２，６３１−３，６３１−４，６３１−１
１，…）に接続される復調器群１１１，１１２，１１
３，…；１２１，１２２，１２３，…；１３１，１３
２，１３３，…；１４１，１４２，１４３，…；２１
１，２１２，２１３，…（６３２−１，６３２−２，６
３２−３，…；６３２−１１，６３２−１２，６３２−
１３，…；６３２−２１，６３２−２２，６３２−２
３，…；６３２−３１，６３２−３２，６３２−３３，
…；６３２−１１１，６３６−１１２，６３６−１１
３，…）、及び加算器１１，１２，…，２１，…（６４
１−１，６４１−２，…，６４１−１１，…）からな
る。
源とＰＧＣ変調器からなる光源変調部、６０２はその光
源変調部６０１に接続される光サーキュレータ、６１０
はセンサアレイ、６２０は受光部であり、この受光部６
２０は、分波器６２１と、この分波器６２１に並列に接
続されるＯ／Ｅ変換器１１，１２，１３，１４，２１，
…（６２２−１，６２２−２，６２２−３，６２２−
４，６２２−１１，…）を有している。また、これらの
Ｏ／Ｅ変換器１１，１２，１３，１４，２１，…（６２
２−１，６２２−２，６２２−３，６２２−４，６２２
−５，…）は処理部５３０に接続されている。この処理
部６３０は、デマルチプレクサ１１，１２，１３，１
４，２１，…（６３１−１，６３１−２，６３１−３，
６３１−４，６３１−１１，…）と、それらのデマルチ
プレクサ１１，１２，１３，１４，２１，…（６３１−
１，６３１−２，６３１−３，６３１−４，６３１−１
１，…）に接続される復調器群１１１，１１２，１１
３，…；１２１，１２２，１２３，…；１３１，１３
２，１３３，…；１４１，１４２，１４３，…；２１
１，２１２，２１３，…（６３２−１，６３２−２，６
３２−３，…；６３２−１１，６３２−１２，６３２−
１３，…；６３２−２１，６３２−２２，６３２−２
３，…；６３２−３１，６３２−３２，６３２−３３，
…；６３２−１１１，６３６−１１２，６３６−１１
３，…）、及び加算器１１，１２，…，２１，…（６４
１−１，６４１−２，…，６４１−１１，…）からな
る。
【００９３】そこで、各センサの部分反射器には光源変
調部６０１から出力される波長の２つ以上を反射するも
のを用いる。受光部６２０は各波長ごとに分けてＯ／Ｅ
変換するように構成する。処理部６３０はデマルチプレ
クサ１１，１２，１３，１４，２１，…（６３１−１，
６３１−２，６３１−３，６３１−４，６３１−１１）
と復調器１１１，１１２，１１３，…（６３２−１，６
３２−２，６３２−３，…）を第１実施例と同様に構成
して、同じセンサからの信号を加算してから出力するよ
うに復調器の出力に加算器１１，１２，…，２１，…
（６４１−１，６４１−２，…，６４１−１１，…）を
接続する。
調部６０１から出力される波長の２つ以上を反射するも
のを用いる。受光部６２０は各波長ごとに分けてＯ／Ｅ
変換するように構成する。処理部６３０はデマルチプレ
クサ１１，１２，１３，１４，２１，…（６３１−１，
６３１−２，６３１−３，６３１−４，６３１−１１）
と復調器１１１，１１２，１１３，…（６３２−１，６
３２−２，６３２−３，…）を第１実施例と同様に構成
して、同じセンサからの信号を加算してから出力するよ
うに復調器の出力に加算器１１，１２，…，２１，…
（６４１−１，６４１−２，…，６４１−１１，…）を
接続する。
【００９４】図９では１つのセンサに４波割り当てて４
つの復調出力を加算してから出力する例を示した。この
他は第１実施例と同様に構成する。
つの復調出力を加算してから出力する例を示した。この
他は第１実施例と同様に構成する。
【００９５】次に、本発明の第８実施例の動作について
説明をする。
説明をする。
【００９６】１つのセンサに複数の波長を割り当てて個
々に復調するので、同じセンサで検出した信号が複数得
られる。光源から復調器までの間で発生する雑音にはレ
ーザや電子デバイスで発生するものがあり、その多くは
雑音同士の相関がないものである。したがって、４つの
復調出力を加算する場合、信号が４倍、雑音が√２倍と
なり、信号対雑音比が２倍となる。
々に復調するので、同じセンサで検出した信号が複数得
られる。光源から復調器までの間で発生する雑音にはレ
ーザや電子デバイスで発生するものがあり、その多くは
雑音同士の相関がないものである。したがって、４つの
復調出力を加算する場合、信号が４倍、雑音が√２倍と
なり、信号対雑音比が２倍となる。
【００９７】次に、本発明の第８実施例の効果について
説明する。
説明する。
【００９８】第１実施例の効果に加え、光源、復調器を
含めたセンサシステム自身が発生する雑音が小さくな
り、より小さな信号を検出できるようになる。
含めたセンサシステム自身が発生する雑音が小さくな
り、より小さな信号を検出できるようになる。
【００９９】次に、本発明の第９実施例について説明す
る。
る。
【０１００】図１０は本発明の第９実施例の光ファイバ
センサシステムの構成図である。
センサシステムの構成図である。
【０１０１】この図において、７０１は多波長パルス光
源とＰＧＣ変調器からなる光源変調部、７０２は光サー
キュレータ、７１０はセンサアレイ、７２０は受光部、
７３０は処理部であり、この処理部７３０は復調器１
１，１２，…，２１，…（７３１−１，７３１−２，
…，７３１−１１，…）からなる。また、復調器１１
（７３１−１）は、参照信号発生器１１（７３１−
Ａ）、参照信号発生器１２（７３１−Ｂ）、乗算器１１
（７３１−１−１），乗算器１２（７３１−１−２），
ＬＰＦ１１（７３１−１−３）、ＬＰＦ１２（７３１−
１−４）、アークタンジェント演算器１（７３１−１−
５）、アンラップ処理器１（７３１−１−６）からな
り、さらに、復調器１２（７３１−２），…，復調器２
１（７３１−１１）が接続される。
源とＰＧＣ変調器からなる光源変調部、７０２は光サー
キュレータ、７１０はセンサアレイ、７２０は受光部、
７３０は処理部であり、この処理部７３０は復調器１
１，１２，…，２１，…（７３１−１，７３１−２，
…，７３１−１１，…）からなる。また、復調器１１
（７３１−１）は、参照信号発生器１１（７３１−
Ａ）、参照信号発生器１２（７３１−Ｂ）、乗算器１１
（７３１−１−１），乗算器１２（７３１−１−２），
ＬＰＦ１１（７３１−１−３）、ＬＰＦ１２（７３１−
１−４）、アークタンジェント演算器１（７３１−１−
５）、アンラップ処理器１（７３１−１−６）からな
り、さらに、復調器１２（７３１−２），…，復調器２
１（７３１−１１）が接続される。
【０１０２】このように、光源変調部７０１、光サーキ
ュレータ７０２、センサアレイ７１０、受光部７２０を
第１実施例と同様に構成する。処理部７３０は受光部７
２０の複数の出力各々に複数の復調器１１，１２，…，
２１，…（７３１−１，７３１−２，…，７３１−１
１，…）を接続する。復調器１１（７３１−１）は２つ
の参照信号発生器１１，１２（７３１−Ａ，７３１−
Ｂ）、参照信号と受光部７２０の出力を乗算して高周波
を遮断する２つの乗算器（７３１−１−１，７３１−１
−２）とＬＰＦ（７３１−１−３，７３１−１−４）、
２つのＬＰＦ（７３１−１−３，７３１−１−４）から
出力される信号のｓｉｎとｃｏｓから信号を算出するア
ークタンジェント演算器１（７３１−１−５）とアンラ
ップ処理器１（７３１−１−６）を接続した構成とす
る。
ュレータ７０２、センサアレイ７１０、受光部７２０を
第１実施例と同様に構成する。処理部７３０は受光部７
２０の複数の出力各々に複数の復調器１１，１２，…，
２１，…（７３１−１，７３１−２，…，７３１−１
１，…）を接続する。復調器１１（７３１−１）は２つ
の参照信号発生器１１，１２（７３１−Ａ，７３１−
Ｂ）、参照信号と受光部７２０の出力を乗算して高周波
を遮断する２つの乗算器（７３１−１−１，７３１−１
−２）とＬＰＦ（７３１−１−３，７３１−１−４）、
２つのＬＰＦ（７３１−１−３，７３１−１−４）から
出力される信号のｓｉｎとｃｏｓから信号を算出するア
ークタンジェント演算器１（７３１−１−５）とアンラ
ップ処理器１（７３１−１−６）を接続した構成とす
る。
【０１０３】参照信号発生器１１（７３１−Ａ）からは
ＰＧＣと同じ周波数または奇数倍の余弦波に時間幅
ｗR 、繰り返し周期ＴP の方形窓を掛けた波形ｒ1 〔図
１１（ａ）参照〕、参照信号発生器１２からはＰＧＣの
２倍または０を含む偶数倍の周波数の余弦波に時間幅ｗ
R 、繰り返し周期ＴP の方形窓を掛けた波形ｒ2 〔図１
１（ｂ）参照〕を出力する。
ＰＧＣと同じ周波数または奇数倍の余弦波に時間幅
ｗR 、繰り返し周期ＴP の方形窓を掛けた波形ｒ1 〔図
１１（ａ）参照〕、参照信号発生器１２からはＰＧＣの
２倍または０を含む偶数倍の周波数の余弦波に時間幅ｗ
R 、繰り返し周期ＴP の方形窓を掛けた波形ｒ2 〔図１
１（ｂ）参照〕を出力する。
【０１０４】余弦波の位相はＰＧＣの同じ周波数成分の
位相に合わせる。受光部７２０からはＴＤＭのパルス列
が入力されるが、方形窓のタイミングは復調するセンサ
からのパルスのタイミングに合わせる。ｒ1 の方形窓の
時間幅ｗR1とｒ2 の方形窓の時間幅ｗR2は、 ｗR1＝ｉodd ／ｆPGC ｗR2＝ｉeven／ｆPGC とする。ここで、ｉodd は奇数の整数、ｉevenは偶数の
整数、ｆPGC はＰＧＣの周波数である。繰り返し周期Ｔ
P は、 ＴP ＝ｉ1 ｗR1＝ｉ2 ｗR2 ここで、ｉ1 とｉ2 は整数である。図１１に示した例で
は、ｉodd ＝１、ｉeven＝２、ｉ1 ＝ｉ2 ＝１とした。
ＬＰＦ１１と１２の遮断周波数ｆLPF はサンプリング周
波数の１／２以下とする。
位相に合わせる。受光部７２０からはＴＤＭのパルス列
が入力されるが、方形窓のタイミングは復調するセンサ
からのパルスのタイミングに合わせる。ｒ1 の方形窓の
時間幅ｗR1とｒ2 の方形窓の時間幅ｗR2は、 ｗR1＝ｉodd ／ｆPGC ｗR2＝ｉeven／ｆPGC とする。ここで、ｉodd は奇数の整数、ｉevenは偶数の
整数、ｆPGC はＰＧＣの周波数である。繰り返し周期Ｔ
P は、 ＴP ＝ｉ1 ｗR1＝ｉ2 ｗR2 ここで、ｉ1 とｉ2 は整数である。図１１に示した例で
は、ｉodd ＝１、ｉeven＝２、ｉ1 ＝ｉ2 ＝１とした。
ＬＰＦ１１と１２の遮断周波数ｆLPF はサンプリング周
波数の１／２以下とする。
【０１０５】次に、本発明の第９実施例の動作について
説明する。
説明する。
【０１０６】第１実施例とは異なる処理部の動作につい
て説明する。参照信号発生器１１、１２（７３１−Ａ，
７３１−Ｂ）の出力スペクトラムＲ1 、Ｒ2 を図１１
（ｃ）、図１１（ｄ）に示す。数式では、
て説明する。参照信号発生器１１、１２（７３１−Ａ，
７３１−Ｂ）の出力スペクトラムＲ1 、Ｒ2 を図１１
（ｃ）、図１１（ｄ）に示す。数式では、
【０１０７】
【数１】
【０１０８】と表される。ここで、ａは余弦波の振幅な
どで決まる係数である。
どで決まる係数である。
【０１０９】サンプリング周波数１／ＴP の整数倍にデ
ルタ関数で表される出力があり、そのレベルが２つのｓ
ｉｎｃ関数の和で表される。ただし、ＴP をｗR1及びｗ
R2の整数倍としているので、参照信号発生器１１（７３
１−Ａ）の出力ではｆPGC を除くｆPGC の整数倍の周波
数、参照信号発生器１２（７３１−Ｂ）の出力では２ｆ
PGC を除くｆPGC の整数倍の周波数でレベルがゼロとな
る。
ルタ関数で表される出力があり、そのレベルが２つのｓ
ｉｎｃ関数の和で表される。ただし、ＴP をｗR1及びｗ
R2の整数倍としているので、参照信号発生器１１（７３
１−Ａ）の出力ではｆPGC を除くｆPGC の整数倍の周波
数、参照信号発生器１２（７３１−Ｂ）の出力では２ｆ
PGC を除くｆPGC の整数倍の周波数でレベルがゼロとな
る。
【０１１０】受光器７２０の出力はＴＤＭのパルス列で
あるが、参照信号の窓関数を掛けた結果は文献１の
（１）式に示された連続光でのＯ／Ｅ変換器出力に窓関
数を掛けた結果と同じであることから、連続光でのＯ／
Ｅ変換器出力に窓関数を掛ける単純化したモデルで説明
する。連続光でのＯ／Ｅ変換器出力スペクトラムを図１
１（ｅ）に示す。文献１にも示されたように、ＰＧＣ周
波数の奇数倍の周波数には信号のｓｉｎ、ゼロを含む偶
数倍の周波数には信号のｃｏｓが現れる。このＯ／Ｅ変
換器出力にｒ1 を掛けるとｆPGC 近傍の信号のｓｉｎの
成分が基本周波数にシフトする。乗算器出力サンプリン
グ周波数の近傍にも信号のｓｉｎに比例した成分が現れ
るが、ＬＰＦ１１（７３１−１−３）に通すと信号の基
本周波数のｓｉｎ成分だけが得られる〔図１１
（ｆ）〕。同様に、ｒ2 を掛けると２ｆPGC 近傍の信号
のｃｏｓの成分が基本周波数にシフトして、ＬＰＦ１２
（７３１−１−４）の出力では信号のｃｏｓが得られ
〔図１１（ｇ）〕、これらのａｒｃｔａｎを演算してア
ンラップ処理をすることにより信号に比例した出力が得
られる。
あるが、参照信号の窓関数を掛けた結果は文献１の
（１）式に示された連続光でのＯ／Ｅ変換器出力に窓関
数を掛けた結果と同じであることから、連続光でのＯ／
Ｅ変換器出力に窓関数を掛ける単純化したモデルで説明
する。連続光でのＯ／Ｅ変換器出力スペクトラムを図１
１（ｅ）に示す。文献１にも示されたように、ＰＧＣ周
波数の奇数倍の周波数には信号のｓｉｎ、ゼロを含む偶
数倍の周波数には信号のｃｏｓが現れる。このＯ／Ｅ変
換器出力にｒ1 を掛けるとｆPGC 近傍の信号のｓｉｎの
成分が基本周波数にシフトする。乗算器出力サンプリン
グ周波数の近傍にも信号のｓｉｎに比例した成分が現れ
るが、ＬＰＦ１１（７３１−１−３）に通すと信号の基
本周波数のｓｉｎ成分だけが得られる〔図１１
（ｆ）〕。同様に、ｒ2 を掛けると２ｆPGC 近傍の信号
のｃｏｓの成分が基本周波数にシフトして、ＬＰＦ１２
（７３１−１−４）の出力では信号のｃｏｓが得られ
〔図１１（ｇ）〕、これらのａｒｃｔａｎを演算してア
ンラップ処理をすることにより信号に比例した出力が得
られる。
【０１１１】次に、本発明の第９実施例の効果について
説明する。
説明する。
【０１１２】文献１に示された構造では、信号とその高
調波の含まれる帯域より２倍以上高い周波数にＰＧＣ周
波数を設定して、ＰＧＣの高次の項も考慮してより高い
周波数にサンプリング周波数を設定するのでサンプリン
グ周波数と信号周波数の比が大きく、検出できる信号の
帯域幅またはＴＤＭ多重化数を制限する要因となってい
た。しかし、この実施例の方式では、信号とその高調波
の含まれる帯域の２倍以上の周波数にサンプリング周波
数を設定する通常のサンプリング定理でサンプリング周
波数を設定できるため、信号帯域の幅またはＴＤＭ多重
化数に対する制限を緩和することができる。また、処理
器内で必要となるＬＰＦの処理量が軽減される。
調波の含まれる帯域より２倍以上高い周波数にＰＧＣ周
波数を設定して、ＰＧＣの高次の項も考慮してより高い
周波数にサンプリング周波数を設定するのでサンプリン
グ周波数と信号周波数の比が大きく、検出できる信号の
帯域幅またはＴＤＭ多重化数を制限する要因となってい
た。しかし、この実施例の方式では、信号とその高調波
の含まれる帯域の２倍以上の周波数にサンプリング周波
数を設定する通常のサンプリング定理でサンプリング周
波数を設定できるため、信号帯域の幅またはＴＤＭ多重
化数に対する制限を緩和することができる。また、処理
器内で必要となるＬＰＦの処理量が軽減される。
【０１１３】簡単にまとめると、ＰＧＣの高次の項をｓ
ｉｎｃ関数のゼロ点と重ねて抑制することにより不要な
成分を減らし、その分伝送量を多くできる。また、処理
器内でのＬＰＦの処理量も抑制された分だけ減らすこと
ができるのでシステムのサイズとコストを軽減できる効
果がある。
ｉｎｃ関数のゼロ点と重ねて抑制することにより不要な
成分を減らし、その分伝送量を多くできる。また、処理
器内でのＬＰＦの処理量も抑制された分だけ減らすこと
ができるのでシステムのサイズとコストを軽減できる効
果がある。
【０１１４】次に、本発明の第１０実施例について説明
する。
する。
【０１１５】図１２は本発明の第１０実施例の光ファイ
バセンサシステムの構成図である。
バセンサシステムの構成図である。
【０１１６】この図において、８０１は多波長パルス光
源とＰＧＣ変調器からなる光源変調部、８０２は光サー
キュレータ、８１０はセンサアレイ、８２０は受光部、
８３０は処理部であり、この処理部８３０は参照信号発
生器１（８３１）、参照信号発生器２（８３２）、乗算
器１１（８３３−１）、乗算器１２（８３３−２），
…，乗算器２１（８３３−１１）、乗算器２２（８３３
−１２），…，デマルチプレクサ１１（８３４−１），
デマルチプレクサ１２（８３４−２），…、デマルチプ
レクサ２１（８３４−１１），デマルチプレクサ２２
（８３４−１２），…、アークタンジェント演算器１１
（８３５−１）、アークタンジェント演算器１２（８３
５−２），…、アークタンジェント演算器１３（８３５
−３）、アークタンジェント演算器２１（８３５−１
１）、アークタンジェント演算器２２（８３５−１
２），…、アンラップ処理器１１（８３６−１）、アン
ラップ処理器１２（８３６−２），…、アークタンジェ
ント演算器１３（８３５−３）、アンラップ処理器２１
（８３６−１１）、アンラップ処理器２２（８３６−１
２），…からなる。
源とＰＧＣ変調器からなる光源変調部、８０２は光サー
キュレータ、８１０はセンサアレイ、８２０は受光部、
８３０は処理部であり、この処理部８３０は参照信号発
生器１（８３１）、参照信号発生器２（８３２）、乗算
器１１（８３３−１）、乗算器１２（８３３−２），
…，乗算器２１（８３３−１１）、乗算器２２（８３３
−１２），…，デマルチプレクサ１１（８３４−１），
デマルチプレクサ１２（８３４−２），…、デマルチプ
レクサ２１（８３４−１１），デマルチプレクサ２２
（８３４−１２），…、アークタンジェント演算器１１
（８３５−１）、アークタンジェント演算器１２（８３
５−２），…、アークタンジェント演算器１３（８３５
−３）、アークタンジェント演算器２１（８３５−１
１）、アークタンジェント演算器２２（８３５−１
２），…、アンラップ処理器１１（８３６−１）、アン
ラップ処理器１２（８３６−２），…、アークタンジェ
ント演算器１３（８３５−３）、アンラップ処理器２１
（８３６−１１）、アンラップ処理器２２（８３６−１
２），…からなる。
【０１１７】このように、光源変調部８０１、光サーキ
ュレータ８０２、センサアレイ８１０、受光部８２０を
第１実施例と同様に構成する。ただし、各センサからの
干渉パルス光のＰＧＣの位相が全センサで同じになるよ
うにセンサアレイ各部の光ファイバの長さを決める。
ュレータ８０２、センサアレイ８１０、受光部８２０を
第１実施例と同様に構成する。ただし、各センサからの
干渉パルス光のＰＧＣの位相が全センサで同じになるよ
うにセンサアレイ各部の光ファイバの長さを決める。
【０１１８】処理部８３０は受光部８２０の各出力に参
照信号発生器１（８３１）と参照信号発生器２（８３
２）の出力をそれぞれ乗算する乗算器１１，１２，…，
２１，２２，…（８３３−１，８３３−２，…，８３３
−１１，８３３−１２，…）、各乗算器の出力を各セン
サごとに分離するデマルチプレクサ１１，１２，…，２
１，２２，…（８３４−１，８３４−２，…，８３４−
１１，８３４−１２，…，…）を接続し、同一センサか
ら出力され参照信号発生器１（８３１）の出力を乗算さ
れたデマルチプレクサ（８３４−１，８３４−１１）の
出力と参照信号発生器２（８３２）の出力を乗算された
デマルチプレクサ（８３４−２，８３４−１２）の出力
から信号を復調するアークタンジェント演算器１１，１
２，１３，…，２１，２２，…（８３５−１，８３５−
２，８３５−３，…，８３５−１１，８３５−１２，
…）とアンラップ処理器１１，１２，…，２１，２２，
…（８３６−１，８３６−２，８３６−３，…，８３６
−１１，８３６−１２，…）を各デマルチプレクサ出力
に接続した構成とする。ただし、本実施例のデマルチプ
レクサにはパルス列を分離した後にＬＰＦを通過させる
機能を持ったものを用いる（ない場合は追加する）。
照信号発生器１（８３１）と参照信号発生器２（８３
２）の出力をそれぞれ乗算する乗算器１１，１２，…，
２１，２２，…（８３３−１，８３３−２，…，８３３
−１１，８３３−１２，…）、各乗算器の出力を各セン
サごとに分離するデマルチプレクサ１１，１２，…，２
１，２２，…（８３４−１，８３４−２，…，８３４−
１１，８３４−１２，…，…）を接続し、同一センサか
ら出力され参照信号発生器１（８３１）の出力を乗算さ
れたデマルチプレクサ（８３４−１，８３４−１１）の
出力と参照信号発生器２（８３２）の出力を乗算された
デマルチプレクサ（８３４−２，８３４−１２）の出力
から信号を復調するアークタンジェント演算器１１，１
２，１３，…，２１，２２，…（８３５−１，８３５−
２，８３５−３，…，８３５−１１，８３５−１２，
…）とアンラップ処理器１１，１２，…，２１，２２，
…（８３６−１，８３６−２，８３６−３，…，８３６
−１１，８３６−１２，…）を各デマルチプレクサ出力
に接続した構成とする。ただし、本実施例のデマルチプ
レクサにはパルス列を分離した後にＬＰＦを通過させる
機能を持ったものを用いる（ない場合は追加する）。
【０１１９】次に、本発明の第１０実施例の動作につい
て説明する。
て説明する。
【０１２０】動作は第９実施例とほぼ同じであり、相違
点は余弦波の乗算を分けて行っていることである。デマ
ルチプレクサの出力スペクトラムは図１１（ｆ）または
図１１（ｇ）と同じになる。
点は余弦波の乗算を分けて行っていることである。デマ
ルチプレクサの出力スペクトラムは図１１（ｆ）または
図１１（ｇ）と同じになる。
【０１２１】次に、本発明の第１０実施例の効果につい
て説明する。
て説明する。
【０１２２】第９実施例の効果に加え、参照信号発生器
の数を第９実施例より少なくすることができるので、処
理部のサイズとコストを減らすことができる。
の数を第９実施例より少なくすることができるので、処
理部のサイズとコストを減らすことができる。
【０１２３】本発明は、更に、以下のような利用形態を
有する。
有する。
【０１２４】第２実施例以降の実施例では、第１実施例
を基準に改良した例を示したが、例えば第３実施例のパ
ルス配列と第４実施例のセンサアレイで多重伝送して、
ＰＧＣ変調器を第５実施例に示された位置に設けて、第
１０実施例に示した処理部で処理するなど、それぞれの
実施例に示された構成の一部を組み合わせて用いること
もできる。
を基準に改良した例を示したが、例えば第３実施例のパ
ルス配列と第４実施例のセンサアレイで多重伝送して、
ＰＧＣ変調器を第５実施例に示された位置に設けて、第
１０実施例に示した処理部で処理するなど、それぞれの
実施例に示された構成の一部を組み合わせて用いること
もできる。
【０１２５】センサアレイを第１実施例に示した各グル
ープを直列接続する構成と第４実施例に示した並列接続
する構成を組み合わせた構造としてもよい。
ープを直列接続する構成と第４実施例に示した並列接続
する構成を組み合わせた構造としてもよい。
【０１２６】第５、９、１０の実施例では、アークタン
ジェント演算器とアンラップ演算器を用いる例を示した
が、これらの代わりに文献１に示された微分クロス乗算
と積分による方法を用いてもよい。
ジェント演算器とアンラップ演算器を用いる例を示した
が、これらの代わりに文献１に示された微分クロス乗算
と積分による方法を用いてもよい。
【０１２７】全ての実施例で、ＰＧＣホモダイン方式で
復調する例を示したが光ヘテロダインなど他の復調方式
を用いることもできる。
復調する例を示したが光ヘテロダインなど他の復調方式
を用いることもできる。
【０１２８】全ての実施例で波長多重と時分割多重を併
用する例を示したが、どちらか一方だけで多重化する構
成としてもよい。また、多重化しない構成でも処理量の
軽減などの他の効果は得られる。
用する例を示したが、どちらか一方だけで多重化する構
成としてもよい。また、多重化しない構成でも処理量の
軽減などの他の効果は得られる。
【０１２９】全ての実施例のＰＧＣ変調器でマッハ・ツ
ェンダ干渉計の構造を用いる例で説明したが、マイケル
ソン干渉計、ファブリ・ペロー干渉計など他の型の干渉
計の構造を用いてもよい。
ェンダ干渉計の構造を用いる例で説明したが、マイケル
ソン干渉計、ファブリ・ペロー干渉計など他の型の干渉
計の構造を用いてもよい。
【０１３０】多波長パルス光源は光源単体で多波長を出
力するものだけではなく、１波長の光源の出力を光カプ
ラなどで結合したものを用いてもよい。
力するものだけではなく、１波長の光源の出力を光カプ
ラなどで結合したものを用いてもよい。
【０１３１】第２、第３実施例で示したτ／ＮTDM に対
するｗとｄの条件及びｄに対するｗの条件は、返信パル
スの重なりが小さく、デマルチプレクサで分離できる程
度であれば必ずしも満たされなくても良い。
するｗとｄの条件及びｄに対するｗの条件は、返信パル
スの重なりが小さく、デマルチプレクサで分離できる程
度であれば必ずしも満たされなくても良い。
【０１３２】全ての実施例で光サーキュレータを用いる
例で説明したが、光カプラなどの必要な機能をもった他
の部品を用いてもよい。
例で説明したが、光カプラなどの必要な機能をもった他
の部品を用いてもよい。
【０１３３】第７実施例では１つのグループに３つ、そ
れ以外の実施例では２つの波長帯を用いる例で説明した
が、それ以上の数の波長帯を用いてもよい。
れ以外の実施例では２つの波長帯を用いる例で説明した
が、それ以上の数の波長帯を用いてもよい。
【０１３４】第６実施例以外でも光アンプを用いてパル
ス光を増幅することにより多重化数を増やしたり検出限
界を改善することができる。また、光アンプの位置は第
６実施例に示した位置以外にもＯ／Ｅ変換器の前段など
光の伝搬経路中のどこかであれば良く、複数の光アンプ
を用いてもよい。
ス光を増幅することにより多重化数を増やしたり検出限
界を改善することができる。また、光アンプの位置は第
６実施例に示した位置以外にもＯ／Ｅ変換器の前段など
光の伝搬経路中のどこかであれば良く、複数の光アンプ
を用いてもよい。
【０１３５】第９実施例の復調器は多重伝送しない光フ
ァイバセンサにも用いることができる。
ァイバセンサにも用いることができる。
【０１３６】第９、１０実施例の処理部はＷＤＭを用い
ないＴＤＭだけで多重化する構成にも適用できる。
ないＴＤＭだけで多重化する構成にも適用できる。
【０１３７】第９、１０実施例の復調器では参照信号に
方形窓を用いる例で説明したが、他の窓関数を用い、Ｐ
ＧＣの不要な成分を減衰させるようにしてもよい。
方形窓を用いる例で説明したが、他の窓関数を用い、Ｐ
ＧＣの不要な成分を減衰させるようにしてもよい。
【０１３８】第１０実施例の処理部ではＰＧＣの位相を
全センサで統一して、１対の参照信号発生器を用いる例
で説明したが、例えば、ＰＧＣの位相を４つにまとめて
４対の参照信号発生器を用いるなど、ＰＧＣの位相を複
数にまとめても良い。
全センサで統一して、１対の参照信号発生器を用いる例
で説明したが、例えば、ＰＧＣの位相を４つにまとめて
４対の参照信号発生器を用いるなど、ＰＧＣの位相を複
数にまとめても良い。
【０１３９】第１０実施例の処理部では受光部出力に参
照信号を乗算した後でデマルチプレックスする例を示し
たが、デマルチプレックスしてから参照信号を乗算して
も良い。
照信号を乗算した後でデマルチプレックスする例を示し
たが、デマルチプレックスしてから参照信号を乗算して
も良い。
【０１４０】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能
であり、これらを本発明の範囲から排除するものではな
い。
のではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能
であり、これらを本発明の範囲から排除するものではな
い。
【０１４１】
【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よれば、センサアレイに波長選択性のある部分反射器を
用いるだけの単純な構造で、波長多重伝送系を構成して
伝送容量を向上させることができる。
よれば、センサアレイに波長選択性のある部分反射器を
用いるだけの単純な構造で、波長多重伝送系を構成して
伝送容量を向上させることができる。
【０１４２】より具体的には、
（１）波長λ1 の２つのセンサの間の遅延部分に波長λ
2 のセンサを設けることで単なる遅延ファイバを設ける
場合と比べて無駄な伝搬損失の発生を避けてその分、多
重化数を多くすることができる。
2 のセンサを設けることで単なる遅延ファイバを設ける
場合と比べて無駄な伝搬損失の発生を避けてその分、多
重化数を多くすることができる。
【０１４３】（２）上記（１）に加え、サンプリング周
波数の波数を高く設定できるので、検出信号の帯域幅と
ＴＤＭ多重化数の限界を高くすることができる。
波数の波数を高く設定できるので、検出信号の帯域幅と
ＴＤＭ多重化数の限界を高くすることができる。
【０１４４】（３）上記（２）に加え、干渉パルス光が
等間隔となるため、一定周期でサンプリングできるよう
になり、帯域幅を広くして処理部のサンプリング速度の
制約で多重化数が制限される場合には、多重化数を２倍
まで増やすことができる。処理部のサンプリング速度の
制約が問題にならない場合でも、デマルチプレクサの処
理量及びコストをより抑えることができる。
等間隔となるため、一定周期でサンプリングできるよう
になり、帯域幅を広くして処理部のサンプリング速度の
制約で多重化数が制限される場合には、多重化数を２倍
まで増やすことができる。処理部のサンプリング速度の
制約が問題にならない場合でも、デマルチプレクサの処
理量及びコストをより抑えることができる。
【０１４５】（４）上記（１）の効果に加え、上記
（１）における他のグループを通過する間の伝搬損失が
無くなり、センサアレイ全体での伝送損失が減少する。
したがって、多重化数が伝送損失で制限される場合は多
重化数を増やすことができる。
（１）における他のグループを通過する間の伝搬損失が
無くなり、センサアレイ全体での伝送損失が減少する。
したがって、多重化数が伝送損失で制限される場合は多
重化数を増やすことができる。
【０１４６】（５）多波長パルス光源からＰＧＣ変調器
の間の光ファイバの長さを変えても復調器入力のＰＧＣ
の位相が変わらないため、参照信号の位相を再調整する
必要がなくなる。さらに、参照信号の位相が全センサ共
通となることから１組の参照信号発生器を全ての復調器
で共通に用いることができるようになり、処理部のサイ
ズとコストを減らすことができる。
の間の光ファイバの長さを変えても復調器入力のＰＧＣ
の位相が変わらないため、参照信号の位相を再調整する
必要がなくなる。さらに、参照信号の位相が全センサ共
通となることから１組の参照信号発生器を全ての復調器
で共通に用いることができるようになり、処理部のサイ
ズとコストを減らすことができる。
【０１４７】（６）高出力の光アンプを用いる場合に光
ファイバの非線型伝送損失で多重化数が制限される場合
があるが、ここでは、パルスを分割しているのでピーク
パワーが低くなり、非線型伝送損失を軽減して多重化数
を増やすことができる。
ファイバの非線型伝送損失で多重化数が制限される場合
があるが、ここでは、パルスを分割しているのでピーク
パワーが低くなり、非線型伝送損失を軽減して多重化数
を増やすことができる。
【０１４８】センサアレイまでのファイバの数を増やし
てセンサ数を多くする場合、光源とＰＧＣ変調器を共用
としてシステム全体のサイズとコストを減らすことがで
きる。
てセンサ数を多くする場合、光源とＰＧＣ変調器を共用
としてシステム全体のサイズとコストを減らすことがで
きる。
【０１４９】（７）上記（１）の効果に加え、Ｏ／Ｅ変
換器とデマルチプレクサの数分だけとなるので、上記
（１）の１／３以下となり、システムのサイズとコスト
を減らすことができる。
換器とデマルチプレクサの数分だけとなるので、上記
（１）の１／３以下となり、システムのサイズとコスト
を減らすことができる。
【０１５０】（８）上記（１）の効果に加え、光源、復
調器を含めたセンサシステム自身が発生する雑音が小さ
くなり、より小さな信号を検出できるようになる。
調器を含めたセンサシステム自身が発生する雑音が小さ
くなり、より小さな信号を検出できるようになる。
【０１５１】（９）信号とその高調波の含まれる帯域の
２倍以上の周波数にサンプリング周波数を設定する通常
のサンプリング定理でサンプリング周波数を設定できる
ため、信号帯域の幅またはＴＤＭ多重化数に対する制限
を緩和することができる。また、処理器内で必要となる
ＬＰＦの処理量も軽減することができる。
２倍以上の周波数にサンプリング周波数を設定する通常
のサンプリング定理でサンプリング周波数を設定できる
ため、信号帯域の幅またはＴＤＭ多重化数に対する制限
を緩和することができる。また、処理器内で必要となる
ＬＰＦの処理量も軽減することができる。
【０１５２】（１０）上記（９）の効果に加え、参照信
号発生器の数を上記（９）より少なくすることができる
ので、処理部のサイズとコストを減らすことができる。
号発生器の数を上記（９）より少なくすることができる
ので、処理部のサイズとコストを減らすことができる。
【図１】本発明の第１実施例を示す光ファイバセンサシ
ステムの構成図である。
ステムの構成図である。
【図２】本発明の第１実施例を示す光ファイバセンサシ
ステムのセンサアレイの配列と送受信パルス列を示す図
である。
ステムのセンサアレイの配列と送受信パルス列を示す図
である。
【図３】本発明の第２実施例を示すセンサアレイの配列
と送受信パルス列を示す図である。
と送受信パルス列を示す図である。
【図４】本発明の第３実施例を示すセンサアレイの配列
と送受信パルス列を示す図である。
と送受信パルス列を示す図である。
【図５】本発明の第４実施例の光ファイバセンサシステ
ムの構成図である。
ムの構成図である。
【図６】本発明の第５実施例の光ファイバセンサシステ
ムの構成図である。
ムの構成図である。
【図７】本発明の第６実施例の光ファイバセンサシステ
ムの構成図である。
ムの構成図である。
【図８】本発明の第７実施例の光ファイバセンサシステ
ムの構成図である。
ムの構成図である。
【図９】本発明の第８実施例の光ファイバセンサシステ
ムの構成図である。
ムの構成図である。
【図１０】本発明の第９実施例の光ファイバセンサシス
テムの構成図である。
テムの構成図である。
【図１１】本発明の第９実施例の参照信号発生器及びＬ
ＰＦの出力の説明図である。
ＰＦの出力の説明図である。
【図１２】本発明の第１０実施例の光ファイバセンサシ
ステムの構成図である。
ステムの構成図である。
１００，２０１，５０１，６０１，７０１，８０１
光源変調部 １０１，３０１ 多波長パルス光源 １０２，３２０，４０３−１，４０３−２，４０３−
３，… ＰＧＣ変調器 １０３，４０２ 光カプラ １０４ 遅延ファイバ １０５ 圧電子 １０６ 発振器 １０７，１０８ ミラー １０９，２０２，３０２，；４０５−１，４０５−２，
４０５−３，…；５０２，６０２，７０２，８０２
光サーキュレータ １１０，２１０，３１０，；４０６−１，４０６−２，
４０６−３，…；５１０，６１０，７１０，８１０
センサアレイ １１１−１，１１２−１，１１３−１，… 複数のセ
ンシングファイバ １１１，１１２，１１３，… 複数のセンサ １１１−Ａ，１１１−Ｂ；１１２−Ａ，１１２−Ｂ；１
１３−Ａ，１１３−Ｂ，… 部分反射器 １２０，２２０，３３０，；４０７−１，４０７−２，
４０７−３，…；５２０，６２０，７２０，８２０
受光部 １２１，５２１，６２１ 分波器 １２２−１，１２２−２，１２２−３，…；５２２−
１，５２２−２，…；６２２−１，６２２−２，６２２
−３，６２２−４，６２２−１１，… Ｏ／Ｅ変換器 １３０，２３０，３４０，；４０８−１，４０８−２，
４０８−３，…；５３０，，６３０，７３０，８３０
処理部 １３１−１，１３１−２，１３１−３，…；３４１−
１，３４１−２，…；５３１−１，５３１−２，…；６
３１−１，６３１−２，６３１−３，６３１−４，６３
１−５，…；８３４−１，８３４−２，…，８３４−１
１，８３４−１２，… デマルチプレクサ １３２，１３２−１，１３２−２，１３２−３，…；１
３２−１１，１３２−１２，１３２−１３，…；１３２
−２１，１３２−２２，１３２−２３，…；３４４−
１，３４４−２，３４４−１１；５３２−１，５３２−
２，５３２−３，…；５３２−１１，５３２−１２，５
３２−１３，…；６３２−１，６３２−２，６３２−
３，…；６３２−１１，６３２−１２，６３２−１３，
…；６３２−２１，６３２−２２，６３２−２３，…；
６３２−３１，６３２−３２，６３２−３３，…；６３
２−１１１，６３２−１１２，６３２−１１３，…；７
３１−１，７３１−２，…，７３１−１１，… 復調
器 ２１１ 合分波器 ２１２，２１３，２１４，… センサグループ１〜Ｎ ３４２，３４３，７３１−Ａ，７３１−Ｂ，８３１，８
３２ 参照信号発生器 ３４４−１−１，３４４−１−２，７３１−１−１，７
３１−１−２，；８３３−１，８３３−２，…；８３３
−１１，８３３−１２，… 乗算器 ３４４−１−３，３４４−１−４，７３１−１−３，７
３１−１−４ ＬＰＦ ３４４−１−５，７３１−１−５，；８３５−１，８３
５−２，８３５−３，…，；８３５−１１，８３５−１
２，… アークタンジェント演算器 ３４４−１−６，７３１−１−６，；８３６−１，８３
６−２，８３６−３，…；８３６−１１，８３６−１
２，… アンラップ処理器 ４０１−１〜４０１−３，… 複数の多波長パルス光
源 ４０４−１，４０４−２，４０４−３，… 光アンプ ６４１−１，６４１−２，…，６４１−１１ 加算器
光源変調部 １０１，３０１ 多波長パルス光源 １０２，３２０，４０３−１，４０３−２，４０３−
３，… ＰＧＣ変調器 １０３，４０２ 光カプラ １０４ 遅延ファイバ １０５ 圧電子 １０６ 発振器 １０７，１０８ ミラー １０９，２０２，３０２，；４０５−１，４０５−２，
４０５−３，…；５０２，６０２，７０２，８０２
光サーキュレータ １１０，２１０，３１０，；４０６−１，４０６−２，
４０６−３，…；５１０，６１０，７１０，８１０
センサアレイ １１１−１，１１２−１，１１３−１，… 複数のセ
ンシングファイバ １１１，１１２，１１３，… 複数のセンサ １１１−Ａ，１１１−Ｂ；１１２−Ａ，１１２−Ｂ；１
１３−Ａ，１１３−Ｂ，… 部分反射器 １２０，２２０，３３０，；４０７−１，４０７−２，
４０７−３，…；５２０，６２０，７２０，８２０
受光部 １２１，５２１，６２１ 分波器 １２２−１，１２２−２，１２２−３，…；５２２−
１，５２２−２，…；６２２−１，６２２−２，６２２
−３，６２２−４，６２２−１１，… Ｏ／Ｅ変換器 １３０，２３０，３４０，；４０８−１，４０８−２，
４０８−３，…；５３０，，６３０，７３０，８３０
処理部 １３１−１，１３１−２，１３１−３，…；３４１−
１，３４１−２，…；５３１−１，５３１−２，…；６
３１−１，６３１−２，６３１−３，６３１−４，６３
１−５，…；８３４−１，８３４−２，…，８３４−１
１，８３４−１２，… デマルチプレクサ １３２，１３２−１，１３２−２，１３２−３，…；１
３２−１１，１３２−１２，１３２−１３，…；１３２
−２１，１３２−２２，１３２−２３，…；３４４−
１，３４４−２，３４４−１１；５３２−１，５３２−
２，５３２−３，…；５３２−１１，５３２−１２，５
３２−１３，…；６３２−１，６３２−２，６３２−
３，…；６３２−１１，６３２−１２，６３２−１３，
…；６３２−２１，６３２−２２，６３２−２３，…；
６３２−３１，６３２−３２，６３２−３３，…；６３
２−１１１，６３２−１１２，６３２−１１３，…；７
３１−１，７３１−２，…，７３１−１１，… 復調
器 ２１１ 合分波器 ２１２，２１３，２１４，… センサグループ１〜Ｎ ３４２，３４３，７３１−Ａ，７３１−Ｂ，８３１，８
３２ 参照信号発生器 ３４４−１−１，３４４−１−２，７３１−１−１，７
３１−１−２，；８３３−１，８３３−２，…；８３３
−１１，８３３−１２，… 乗算器 ３４４−１−３，３４４−１−４，７３１−１−３，７
３１−１−４ ＬＰＦ ３４４−１−５，７３１−１−５，；８３５−１，８３
５−２，８３５−３，…，；８３５−１１，８３５−１
２，… アークタンジェント演算器 ３４４−１−６，７３１−１−６，；８３６−１，８３
６−２，８３６−３，…；８３６−１１，８３６−１
２，… アンラップ処理器 ４０１−１〜４０１−３，… 複数の多波長パルス光
源 ４０４−１，４０４−２，４０４−３，… 光アンプ ６４１−１，６４１−２，…，６４１−１１ 加算器
Claims (12)
- 【請求項１】 光ファイバを伝搬する光信号の少なくと
も一つがセンシングファイバを伝搬し、これと他の光信
号とが干渉して干渉信号が形成され、この干渉信号によ
り前記センシングファイバに加わる外力を検出する光フ
ァイバセンサであって、 センシングファイバと、特定波長の光信号を反射し、そ
の他を透過する部分反射器とを含む複数のセンサから成
り、これらセンサを複数接続するセンサアレイを複数の
グループで構成し、一つのグループ内では前後のセンサ
に用いる前記部分反射器の前記特定波長を同一にし、前
記特定波長の異なるグループを連結して一つのセンサア
レイとしたことを特徴とする光ファイバセンサ。 - 【請求項２】 請求項１記載の光ファイバセンサであっ
て、これらセンサを直列接続すると共に、前後のセンサ
における前記特定波長を異ならしめたことを特徴とする
光ファイバセンサ。 - 【請求項３】 パルス光を分割して一部をセンシングフ
ァイバに通過させるセンサと、パルス光を分割して一部
を遅延ファイバに通過させる遅延部とを有し、前記セン
シングファイバを通過して且つ前記遅延ファイバを通過
していないパルス光と、前記センシングファイバを通過
しないで且つ前記遅延ファイバを通過したパルス光を干
渉させる、少なくとも時分割で多重伝送する光ファイバ
センサにおいて、 パルス光の繰り返し周期を、パルス光の時間幅の２倍に
時分割多重するセンサ数を掛けた時間より長くするよう
にしたことを特徴とする光ファイバセンサ。 - 【請求項４】 パルス光を分割して一部をセンシングフ
ァイバに通過させるセンサと、パルス光を分割して一部
を通過させる遅延ファイバを有し、前記センシングファ
イバを通過して且つ前記遅延ファイバを通過していない
パルス光と、前記センシングファイバを通過しないで且
つ前記遅延ファイバを通過したパルス光を干渉させる、
少なくとも時分割で多重伝送する光ファイバセンサにお
いて、 パルス光の繰り返し周期を、前記センサで分割されセン
シングファイバを通過するパルス光と通過しないパルス
光の伝搬時間差の２倍以上とし、且つ別のセンサからの
干渉パルス光の時間間隔がパルス光の繰り返し周期の１
／２の整数倍からパルス幅と同程度以上にシフトした時
間間隔となるようにしたことを特徴とする光ファイバセ
ンサ。 - 【請求項５】 請求項４記載の光ファイバセンサにおい
て、前記別のセンサからの干渉パルス光の時間間隔が、
パルス光の繰り返し周期の整数倍とパルス光の繰り返し
周期の１／２の和からパルス幅と同程度以上にシフトし
た時間間隔となるようにしたことを特徴とする光ファイ
バセンサ。 - 【請求項６】 請求項３又は４記載の光ファイバセンサ
において、前記遅延ファイバで復調のための位相変化を
発生させるようにしたことを特徴とする光ファイバセン
サ。 - 【請求項７】 請求項３又は４記載の光ファイバセンサ
において、特定波長を分離する手段を用いて波長多重で
干渉パルス光を伝送するようにしたことを特徴とする光
ファイバセンサ。 - 【請求項８】 請求項１記載の光ファイバセンサにおい
て、前記部分反射器としてファイバブラッググレーティ
ングまたはファブリ・ペロー共振器を用いるようにした
ことを特徴とする光ファイバセンサ。 - 【請求項９】 請求項１記載の光ファイバセンサにおい
て、光を波長毎に分離、合成できる手段を介して、前記
センサアレイのグループを並列に接続したことを特徴と
する光ファイバセンサ。 - 【請求項１０】 請求項３又は４記載の光ファイバセン
サにおいて、波長の異なるパルス光を複数個に分けて伝
搬させることを特徴とする光ファイバセンサ。 - 【請求項１１】 請求項３又は４記載の光ファイバセン
サにおいて、タイミングと波長が異なるパルス光でパル
ス列を形成して１つのＯ／Ｅ変換器に入力することを特
徴とする光ファイバセンサ。 - 【請求項１２】 請求項１記載の光ファイバセンサにお
いて、１つのセンサで検出する信号を複数の波長の光に
取込み、前記複数の波長の光から得られた出力を加算す
ることを特徴とする光ファイバセンサ。
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| CN114577243A (zh) * | 2022-02-28 | 2022-06-03 | 宁夏回族自治区水利工程建设中心 | 提高安全状态的相敏光时域反射仪脉冲发生频率调节方法 |
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2002
- 2002-05-29 JP JP2002155187A patent/JP4144256B2/ja not_active Expired - Fee Related
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