JP2004163154A - Wavelength-measuring apparatus - Google Patents

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JP2004163154A JP2002326859A JP2002326859A JP2004163154A JP 2004163154 A JP2004163154 A JP 2004163154A JP 2002326859 A JP2002326859 A JP 2002326859A JP 2002326859 A JP2002326859 A JP 2002326859A JP 2004163154 A JP2004163154 A JP 2004163154A
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measurement
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Yasukazu Sano
安一 佐野
Noritomo Hirayama
紀友 平山
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Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Systems Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a wavelength-measuring apparatus, where linearity in wavelength measurement output to the reflection center wavelength of FBG is improved and measurement resolution and/or detection precision can be increased as compared with before. <P>SOLUTION: In the wavelength-measuring apparatus, a coefficient is obtained in advance by using a measurement value to the reflection light from an FBG 4 and a monitor value to light for monitoring as preparation processing before the wavelength measurement of reflection light from the FBG 4, and the coefficient is used for obtaining first and second true values, where an error component is removed by using coefficients and the wavelength of the reflection light is measured, based on the logarithm of ratio of the first true value to the second one as the wavelength measurement processing of a specific FBG 4. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、測定点における温度や歪(圧力)などの物理量を測定するために、測定点に形成された光ファイバのブラッグ回折格子(以下、Fiber Bragg Gratinngの頭文字をとりFBGという)からの反射光の波長を計測する波長計測装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
この種の発明として、本出願人による特開2000−180270号公報に記載された物理量測定システム(以下、従来技術という)が知られている。
上記従来技術は、測定光が入射される光ファイバに一以上のFBGが形成され、各FBGからの反射光の波長を検出して各FBGの位置における温度等の物理量を測定するシステムにおいて、各FBGからの反射光を、中心波長が微小な間隔の複数波長に分離可能なアレイ導波路回折格子(以下、Arreyed Wave Guideの頭文字をとりAWGと略す)に入射させ、このAWGの複数の出力チャンネルにそれぞれ設けられた一対の受光素子による光電流の比の対数に基づいて前記反射光の波長を測定するものである。
【0003】
この従来技術では、論文「Wavelength determination of semiconductor lasers: precise but inexpensive」(Jan Christian Braasch et.al, Optical Engineering 1995)に記載された波長の決定原理を利用している。
上述した文献によれば、図3のグラフに示したような波長感度の異なる一対のフォトダイオード(電極A−C間に形成されるダイオードをダイオードAC、電極A−C間に形成されるダイオードをダイオードACとする)と高精度ロングアンプからなるセンサに単色光を照射した場合、センサの出力Wは数式1によって表される。
【0004】
【数1】

Figure 2004163154
【0005】
ここで、I,Iは各ダイオードAC,ACによる光電流、S(λ),S(λ)は各ダイオードAC,ACの波長依存感度、φ(λ)は照射光の波長依存強度分布、Δλは照射光波長の半値全幅である。
すなわち、φ(λ)の波長依存強度分布を持つ照射光がS(λ),S(λ)の波長依存感度を持つフォトダイオードAC,ACに入射した場合、光センサの出力Wは、各ダイオードAC,ACについての積φ(λ)S(λ),φ(λ)S(λ)を半値全幅Δλにわたって積分した値(つまり光電流I,I)の比のlogを取ることで求められる。
そして、照射光の出力が所定の範囲内では、照射光の波長ごとに、log(I/I)がほぼ一定になり、そのときの照射光波長は数式2で表されることが記載されている。
【0006】
【数2】
Figure 2004163154
【0007】
なお、図4は上記原理に基づく波長測定システムの構成図であり、31はレーザ光源、32は回転式偏光プリズム、33はビームスプリッタ、34は前述の一対のフォトダイオードAC,ACからなるダイオード装置、35は光出力測定器、36は上記数式1、数式2を演算する演算器である。
【0008】
更に、上記文献によれば、各ダイオードの波長感度がほぼ直線的であるような波長範囲(例えば、図3における約600〜約900nm間の300nmの範囲)では、0.1nm以下の間隔で波長測定が可能である。つまり、分解能としては1/3000となる。
【0009】
従来技術として挙げた前記物理量測定システムでは、前述した数式1、数式2による波長測定原理を基本としたうえ、この測定原理を微小な波長範囲(例えば3nm以下の範囲)について適用するために、アレイ導波路格子(AWG)を使用している。
このAWGは、論文「Wavelength Multiplexer Based on SiO2−Ta205 Arrayed−Waveguide Grating (Takahasi, et.al, Journal of Lightwave Technology Vol.12, No.6, 1994)」等に記載されているように、所定の曲率半径のアレイ導波路と、その入力側、出力側にそれぞれ形成されたスラブ導波路と、これらのスラブ導波路にそれぞれ連続する複数チャンネルの入力導波路及び出力導波路とを有する構造であり、入力光を1nm以下の分解能で弁別可能な素子である。
【0010】
従来技術では、図5に示すごとく、光ファイバ3の長手方向に形成された複数のFBG4に対し、それぞれ重複しないように微小な反射光波長範囲を割り当てておき(一例として、第1のFBGには1500〜1503nm、第2のFBGには1503nm〜1506nm、第3のFBGには1506〜1509nm、・・・等)、光源1から光分岐器2、光コネクタ5を経た出射光のFBG4からの反射光をAWG6に入力することにより、中心波長が例えば1nm以下の間隔の複数の波長に分離する。
そして、AWG6の隣接する二つの出力導波路(計測用出力チャンネル)から一対のプリアンプ付きフォトダイオード7に光を入射させることにより、微小な波長範囲について前述した数式1、数式2を適用し、高分解能で波長を検出可能としている。
【0011】
すなわち、従来技術によれば、各FBG4の位置における温度や歪み等の物理量に対応する波長を検出することができ、これによって温度分布や圧力分布を計測することが可能になっている。
なお、図5において8は一対のフォトダイオード7の光電流(前述のI,Iに相当)を除算する割算器、9’は波長検出器、10は波長計測のための演算を行うマイクロコンピュータである。割算器8からの出力は、数式2のI/Iに相当する。さらに、マイクロコンピュータ10で数式2の演算を行って、波長を算出し、その波長からどの位置にあるFBGにおいて物理量が変化したか、つまり物理量の変化位置を測定する。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】
図6は、上記従来技術におけるFBG4の反射率及びAWG6の透過率のスペクトルを示す図である。従来技術では、一対のプリアンプ付きフォトダイオード7ごとに割算器8により光電流の比演算を行い、その出力の対数を計算して波長測定出力ρ(λbj)を求めていた。ここで、j=1,2,3,・・・,Nであり、NはFBGの数である。
【0013】
すなわち、各FBGには前述のごとくその反射波長を測定するためのAWGの出力チャンネル対(プリアンプ付きフォトダイオード7の対)を予め定めてあり、他のFBGの反射帯域の影響を受けないように設計されている。例えば、図6に示すようにFBGの反射帯域はAWGのチャンネルi及びチャンネル(i+1)の透過帯域のみにラップしてチャンネル(i+2)の透過帯域にはラップせず、また、FBGj+1の反射帯域はAWGのチャンネル(i+2)及びチャンネル(i+3)の透過帯域のみにラップしてチャンネル(i+1)の透過帯域にはラップしないようになっている。
【0014】
このような条件で、j番目のFBGの波長測定出力ρ(λbj)を以下に求めてみる。光ファイバの光損失及び後方散乱は無視できるものとすると、一対のプリアンプ付きフォトダイオード7のうち一方のフォトダイオードの出力P(λbj)は、数式3によって表される。
【0015】
【数3】
Figure 2004163154
【0016】
また、他方のフォトダイオードの出力P(λbj)は、数式3におけるiをi+1に変えた式となる。
従って、これらの式の比の対数をとると、数式4を得る。
【0017】
【数4】
Figure 2004163154
【0018】
ただし、数式3,数式4におけるεは、数式5の通りである。
【0019】
【数5】
Figure 2004163154
【0020】
また、数式3〜数式5における各値は以下の通りである。このうちの一部は図6にも示してある。
K:定数
a:AWGのピーク透過率
b:FBGのピーク反射率
:AWGの不要なノイズ光となるバイアス透過率
:FBGの不要なノイズ光となるバイアス反射率
Δλ:AWGの半値全幅
Δλ:FBGの半値全幅
Δλ:光源の半値全幅
λbj:FBGの反射中心波長
λ:AWGのチャンネルiの透過中心波長
λj+1:AWGのチャンネル(i+1)の透過中心波長
【0021】
前述した数式4の特性を図示すると図7のようになる。つまり、FBGの反射中心波長λbjに対する波長測定出力ρ(λbj)の特性が一部非直線状になっていて測定分解能が悪く、波長検出精度を低下させる原因となっていた。
これは、数式4において、AWGの不要なノイズ光となるバイアス透過aやFBGの不要なノイズ光となるバイアス反射率b等により、εがゼロにならず誤差成分として作用するためである。
そこで本発明は、上記誤差成分εに起因する波長測定出力ρ(λbj)の非直線性を改善し、測定分解能及び検出精度を向上させるようにした波長計測装置を提供しようとするものである。
【0022】
【課題を解決するための手段】
上記問題を解決するため、請求項1記載の発明に係る波長計測装置によれば、測定光が入射される光ファイバに一以上のFBGが形成され、各FBGからの反射光の波長を検出して各FBGの位置における物理量を測定するシステムであって、FBGからの反射光を、中心波長が微小な間隔の複数波長に分離可能なAWGに入射させるとともに、このAWGの複数の計測用出力チャンネルにそれぞれ接続された計測用受光素子を一対ごとにFBGに対応させて、一対の計測用受光素子の計測値を用いて反射光の波長を計測するようにした波長計測装置において、
前記AWGの複数対の計測用出力チャンネルとは別個に設けられた一対のモニタ用出力チャンネルにそれぞれ接続され、モニタ値を出力する一対のモニタ用受光素子を備え、
FBGからの反射光の波長計測前の準備処理として、
あるFBGからの反射光に対する計測値、および、モニタ用の光に対するモニタ値を用いて係数を予め求めておき、
所定のFBGの波長計測処理として、
係数を用いて誤差成分を除去した第1,第2の真値を求め、これら第1の真値と第2の真値とによる比の対数に基づいて反射光の波長を測定することを特徴とする。
【0023】
また、請求項2記載の発明に係る波長計測装置によれば、
請求項1記載の波長計測装置において、
一対の計測用出力チャンネルは第1,第2の計測値を出力するものと、また、一対のモニタ用出力チャンネルは第1,第2のモニタ値を出力値として出力するものとし、
FBGからの反射光の波長計測前の準備処理として、
第1の計測値と第1のモニタ値との差分値(以下、第1の補正用差分値という。)、第2の計測値と第1のモニタ値との差分値(以下、第2の補正用差分値という。)第1,第2のモニタ値の差分値(以下、第3の補正用差分値という。)を求め、
第1の補正用差分値を第3の補正用差分値で除した比(以下、単に第1係数という)、および、
第2の補正用差分値を第3の補正用差分値で除した比(以下、単に第2係数という)を予め登録しておき、
所定のFBGの波長計測処理として、
第1の計測値と第1のモニタ値との差分値(以下、第1の差分値という。)、第2の計測値と第1のモニタ値との差分値(以下、第2の差分値という。)、および、第1,第2のモニタ値の差分値(以下、第3の差分値という。)を求め、第3の差分値と第1係数との積を、第1の差分値から減じて、第1の真値を求め、
第3の差分値と第2係数との積を、第2の差分値から減じて、第2の真値を求め、
第1(第2)の真値と第2(第1)の真値との比の対数に基づいて反射光の波長を計測することを特徴とする。
【0024】
また、請求項3記載の発明に係る波長計測装置によれば、
請求項2記載の波長計測装置において、
光源と、
光源に接続される光分岐器と、
光分岐器に接続され、複数のFBGが設けられた光ファイバと、
光分岐器に接続され、光ファイバからの光のみを入射するAWGと、
AWGから出力される計測用出力チャンネルからの光を光電流信号に変換して出力する計測用受光素子と、
AWGから出力されるモニタ用出力チャンネルからの光を光電流信号に変換して出力するモニタ用受光素子と、
これら計測用受光素子およびモニタ用受光素子からの光電流信号が入力されるマイクロコンピュータと、
を備え、
前記マイクロコンピュータは、計測用受光素子からの第1,第2の計測値およびモニタ用受光素子からの第1,第2のモニタ値に相当する光電流信号をデジタルデータに変換して入力し、前記FBGからの反射光の波長計測前の準備処理、および、所定のFBGの波長計測処理を行って、波長を算出することを特徴とする。
【0025】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の波長測定装置の実施形態について図を参照しつつ説明する。
図1は本発明の実施形態を示すシステム構成図あり、図5と同一の構成要素には同一の参照符号を付してある。光源1、光分岐器2、光ファイバ3、FBG4、光コネクタ5の構成及び動作と、波長検出器9内のAWG6、計測用受光素子の一具体例であるプリアンプ付きフォトダイオード7の構成及び動作は図5と同様である。
【0026】
本実施形態では、AWG6にさらにモニタ用出力チャンネル一対を設け、この一対のモニタ用出力チャンネルにモニタ用受光素子の一具体例であるプリアンプ付きフォトダイオード11が一対接続されている。この一対のプリアンプ付きフォトダイオード11の出力信号はマイクロコンピュータ10に入力されている。これらのモニタ用出力チャンネル及びプリアンプ付きフォトダイオード11は、前述の数式5におけるa,b,c,a,b や半値全幅を検出するためのものである。
【0027】
続いてマイクロコンピュータ10による計測処理について説明する。
まず、計測原理について解析的に説明する。
本実施形態では、まずFBGからの反射光の波長計測前の準備処理を予め行っておき、そのうえで、所定のFBGの波長計測処理を行うものである。
【0028】
まず、FBGからの反射光の波長計測前の準備処理について説明する。
一対の計測用出力チャンネルのプリアンプ付きフォトダイオード7は、第1,第2の計測値を出力するものと、また、一対のモニタ用出力チャンネルのプリアンプ付きフォトダイオード11は、第1,第2のモニタ値を出力値を出力するものとする。
【0029】
一対の計測用出力チャンネルのうちの一方に接続されたプリアンプ付きフォトダイオード7の第1の計測値P(λ,λbj)から、一対のモニタ用出力チャンネルのうちの一方に接続されたプリアンプ付きフォトダイオード11の第1のモニタ値P(λm1,λbj)を差し引いた差分値E(λ,λm1)=P(λ,λbj)−P(λm1,λbj)を算出する(以下、第1の補正用差分値という)。
この第1の補正用差分値P(λ,λbj)−P(λm1,λbj)は詳しくは次の式で表される。
【0030】
【数6】
Figure 2004163154
【0031】
ここで、λm1は一対のモニタ用出力チャンネルのうちの一方のチャンネルの中心波長、Cは光分岐器2の透過率、Iは光源1のピークパワー、dはフォトダイオード7,11の光電変換効率、ΔλはAWG6のフリースペクトルレンジ、λは光源1の中心波長、Nは光源1のフリースペクトルレンジで表されるAWG6の透過率の繰り返し特性をガウス分布の繰り返し関数で近似した場合の繰り返し回数、rはこの繰り返し特性をシグマ記号で表した場合の繰り返しのためのパラメータである。
【0032】
また、一対の計測用出力チャンネルのうちの他方に接続されたプリアンプ付きフォトダイオード7の第2の計測値P(λi+1,λbj)から、一対のモニタ用出力チャンネルのうちの一方のチャンネルに接続されたプリアンプ付きフォトダイオード11の第1のモニタ値P(λm1,λbj)を差し引いた差分値E(λi+1,λm1)=P(λi+1,λbj)−P(λm1,λbj)を算出する(以下、第2の補正用差分値という)。この第2の補正用差分値は、上記の数式6のiに代えてi+1を挿入したものである。
【0033】
そして、第1のモニタ値と第2のモニタ値との差分値E(λm2,λm1)を算出する(以下、第3の補正用差分値という)。この第3の補正用差分値E(λm2,λm1)は次の式で示される。
【0034】
【数7】
Figure 2004163154
【0035】
ここでλm2は、一対のモニタ用出力チャンネルのうちの一方のチャンネルの中心波長λm1とは別のチャンネルの中心波長である。
【0036】
続いて、第1の補正用差分値を第3の補正用差分値で除した比であるR(λ,λm1,λm2)を算出する(以下R(λ,λm1,λm2)を第1係数という)。
この第1係数R(λ,λm1,λm2)は次式で示される。
【0037】
【数8】
Figure 2004163154
【0038】
そして同様に、第2の補正用差分値を第3の補正用差分値で除した比であるR(λi+1,λm1,λm2)を算出する(以下R(λi+1,λm1,λm2)を第2係数という)。
この第2係数R(λi+1,λm1,λm2)は数式8のiの代わりにi+1を代入した式で示される。
【0039】
この第1係数R(λ,λm1,λm2)および第2係数R(λi+1,λm1,λm2)はマイクロコンピュータ10の図示しないメモリ部に登録される。
【0040】
上記したような、FBGからの反射光の波長計測前の準備処理を予め行っておき、続いて、所定のFBGの波長計測処理の解析的な説明を行う。
計測処理時には、再度数式6の差分値P(λ,λbj)−P(λm1,λbj)=E(λ,λm1)(以下、第1の差分値という)、および、数式7の差分値E(λm2,λm1)(以下、第3の差分値という)が算出される。そして、マイクロコンピュータ10に登録された数式8の第1係数R(λ,λm1,λm2)とを用いて次式のような第1の真値が算出される。
【0041】
【数9】
Figure 2004163154
【0042】
第2の真数も同様にして求める。
差分値E(λ,λm1)=P(λi+1,λbj)−P(λm1,λbj)(以下、第2の差分値という)、および、数式7の第3の差分値E(λm2,λm1)が算出される。そして、マイクロコンピュータに登録された数式8の第2係数R(λi+1,λm1,λm2)とを用いて第2の真値が算出される。
これら、第1の真数と第2の真数の比の対数をとれば次式を得る。
【0043】
【数10】
Figure 2004163154
【0044】
第1の差分値だけでは数式6の第1項(誤差要因)が残ってしまうが、数式9の演算を行うことによりλbjを含むガウス分布だけとなるので、第1の真数、第2の真数の比の対数演算で数式10に示すようにλbjの1次関数ρ(λbj)を得ることができる。即ちFBGの反射中心波長λbjに対する波長測定出力ρ(λbj)は図2に示すように直線性が改善されることになる。
【0045】
続いて、上記原理に基づくマイクロコンピュータ10による処理に重点をおいて具体的に説明する。
まず、マイクロコンピュータ10は、FBGからの反射光の波長計測前の準備処理を行う。この準備処理では、プリアンプ付きフォトダイオード11から第1のモニタ値(P(λm1,λbj)に相当)および第2のモニタ値(P(λm2,λbj)に相当)を入力し、また、あるFBGを計測する一対のチャンネルであるプリアンプ付きフォトダイオード7からの第1の計測値(P(λ,λbj)に相当)および第2の計測値(P(λi+1,λbj)に相当)を入力する。
【0046】
そして、マイクロコンピュータ10は、第1の計測値と第1のモニタ値との差である第1の補正用差分値(E(λ,λm1)=P(λ,λbj)−P(λm1,λbj)に相当)、第2の計測値と第1のモニタ値との差である第2の補正用差分値(E(λi+1,λm1)=P(λi+1,λbj)−P(λm1,λbj)に相当)、および、第1のモニタ値と第2のモニタ値との差である第3の補正用差分値(E(λm2,λm1)=P(λm2,λbj)−P(λm1,λbj)に相当)を求める。
【0047】
そして、第1の補正用差分値を第3の補正用差分値で除した比である第1係数(R(λ,λm1,λm2))と、第2の補正用差分値を第3の補正用差分値で除した比である第2係数(R(λi+1,λm1,λm2))とを予め求め、マイクロコンピュータ10の図示しないメモリ部等に登録しておく。
【0048】
続いて、通常のFBGの波長計測処理を行う。この場合、マイクロコンピュータ10は、第1の計測値から第1のモニタ値を差し引いた第1の差分値(P(λi+1,λbj)−P(λm1,λbj)に相当する。)、第2の計測値から第1のモニタ値を差し引いた第2の差分値(P(λi+1,λbj)−P(λm1,λbj))に相当する。)、および、第1,第2のモニタ値の第3の差分値(E(λm2,λm1)=P(λm+1,λbj)−P(λm1,λbj))に相当する。)を求める。
【0049】
そして第3の差分値と前記の第1係数との積を、第1の差分値から減じて第1の真値を求め、また、第3の差分値と前記の第2係数との積を、第2の差分値から減じて第2の真値を求める。
そして、第1の真値と第2の真値との比の対数(数式10参照)に基づいて反射光の波長を計測する。
【0050】
マイクロコンピュータ10が、このような、▲1▼FBGからの反射光の波長計測前の準備処理、および、▲2▼所定のFBGの波長計測処理を行って、波長を計測するようにしたため、誤差成分εによる影響が完全に除去され、FBGの反射中心波長λbj に対する波長測定出力ρ(λbj )は図2のように直線性が改善されるため、検出能力を高めることができる。
【0051】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、FBGの反射中心波長に対する波長測定出力の直線性が改善され、従来よりも測定分解能ならびに検出精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態を示すシステム構成図である。
【図2】本発明の実施形態におけるFBGの反射中心波長に対する波長測定出力の特性図である。
【図3】従来技術における波長測定原理の説明図である。
【図4】公知の波長測定システムの構成図である。
【図5】従来技術を示す構成図である。
【図6】従来技術におけるFBGの反射率及びAWGの透過率を示す図である。
【図7】従来技術におけるFBGの反射中心波長に対する波長測定出力の特性図である。
【符号の説明】
1 光源
2 光分岐器
3 光ファイバ
4 FBG(ブラッグ回折格子)
5 光コネクタ
6 AWG(アレイ導波路格子)
7,11 プリアンプ付きフォトダイオード
8 割算器
9 波長検出器
10 マイクロコンピュータ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for measuring a physical quantity such as temperature or strain (pressure) at a measurement point from a Bragg diffraction grating of an optical fiber formed at the measurement point (hereinafter, referred to as FBG for Fiber Bragg Grating). The present invention relates to a wavelength measuring device that measures the wavelength of reflected light.
[0002]
[Prior art]
As this kind of invention, there is known a physical quantity measurement system (hereinafter, referred to as a prior art) described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-180270 by the present applicant.
The above-mentioned prior art is a system in which one or more FBGs are formed on an optical fiber on which measurement light is incident, and a wavelength of reflected light from each FBG is detected to measure a physical quantity such as a temperature at a position of each FBG. The reflected light from the FBG is made incident on an arrayed waveguide diffraction grating (hereinafter abbreviated as AWG, acronym for Arrayed Wave Guide) capable of separating the center wavelength into a plurality of wavelengths having minute intervals. The wavelength of the reflected light is measured based on the logarithm of the ratio of the photocurrent by a pair of light receiving elements provided in each channel.
[0003]
In this prior art, the principle described in the paper "Wavelength determination of semiconductor lasers: precision but inexpensive" (Jan Christian Braash et al., Optical Engineering 1995) is described.
According to the above literature, form a diode formed between the wavelength sensitivity different pair of photodiodes (electrodes A 1 -C shown in the graph of FIG. 3 diode A 1 C, across the electrodes A 2 -C When a monochromatic light is applied to a sensor including a diode A 2 C) and a high-precision long amplifier, the output W of the sensor is expressed by Expression 1.
[0004]
(Equation 1)
Figure 2004163154
[0005]
Here, I 1 and I 2 are photocurrents generated by the diodes A 1 C and A 2 C, S 1 (λ) and S 2 (λ) are wavelength-dependent sensitivities of the diodes A 1 C and A 2 C, and φ ( λ) is the wavelength-dependent intensity distribution of the irradiation light, and Δλ is the full width at half maximum of the irradiation light wavelength.
That, φ (λ) illuminating light S 1 having a wavelength dependent intensity distribution (lambda), the photodiode A 1 C having a wavelength-dependent sensitivity of the S 2 (λ), when entering the A 2 C, the optical sensor The output W is a value obtained by integrating the products φ (λ) S 1 (λ) and φ (λ) S 2 (λ) of the diodes A 1 C and A 2 C over the full width at half maximum Δλ (that is, the photocurrent I 1 , It is determined by taking the log of the ratio of I 2 ).
Then, when the output of the irradiation light is within a predetermined range, log (I 1 / I 2 ) becomes substantially constant for each wavelength of the irradiation light, and the irradiation light wavelength at that time is expressed by Expression 2. Have been.
[0006]
(Equation 2)
Figure 2004163154
[0007]
FIG. 4 is a configuration diagram of a wavelength measurement system based on the above principle. Reference numeral 31 denotes a laser light source, 32 denotes a rotating polarizing prism, 33 denotes a beam splitter, and 34 denotes the pair of photodiodes A 1 C and A 2 C described above. , 35 is an optical output measuring device, and 36 is a calculator for calculating the above-described equations (1) and (2).
[0008]
Further, according to the above-mentioned document, in a wavelength range where the wavelength sensitivity of each diode is almost linear (for example, a range of 300 nm between about 600 to about 900 nm in FIG. 3), the wavelength is not more than 0.1 nm. Measurement is possible. That is, the resolution is 1/3000.
[0009]
In the physical quantity measurement system described as a conventional technique, based on the wavelength measurement principle based on the above-described equations 1 and 2, the array is used to apply the measurement principle to a minute wavelength range (for example, a range of 3 nm or less). A waveguide grating (AWG) is used.
This AWG is described in the paper "Wavelength Multiplexer Based on SiO2-Ta205 Arrayed-Waveguide Grating" (Takahashi, et.al, Journal of Lightwave, etc., and described in Vol. An array waveguide having a radius of curvature, a slab waveguide formed on each of the input side and the output side thereof, and a structure having an input waveguide and an output waveguide of a plurality of channels respectively continuous with these slab waveguides, It is an element that can discriminate input light with a resolution of 1 nm or less.
[0010]
In the prior art, as shown in FIG. 5, a small reflected light wavelength range is allocated to a plurality of FBGs 4 formed in the longitudinal direction of the optical fiber 3 so as not to overlap (for example, the first FBG is assigned to the first FBG). Are 1500 to 1503 nm, 1503 nm to 1506 nm for the second FBG, 1506 to 1509 nm for the third FBG, etc.), and the light emitted from the light source 1 through the optical splitter 2 and the optical connector 5 from the FBG 4. By inputting the reflected light to the AWG 6, the central wavelength is separated into a plurality of wavelengths at intervals of, for example, 1 nm or less.
Then, by letting light from two adjacent output waveguides (measurement output channels) of the AWG 6 into a pair of photodiodes with a preamplifier 7, the above-described equations 1 and 2 are applied to a minute wavelength range, and The wavelength can be detected with the resolution.
[0011]
That is, according to the related art, it is possible to detect a wavelength corresponding to a physical quantity such as a temperature and a strain at the position of each FBG 4, and thereby it is possible to measure a temperature distribution and a pressure distribution.
In FIG. 5, reference numeral 8 denotes a divider for dividing the photocurrent of the pair of photodiodes 7 (corresponding to the above-described I 1 and I 2 ), reference numeral 9 ′ denotes a wavelength detector, and reference numeral 10 denotes an operation for wavelength measurement. It is a microcomputer. The output from the divider 8 corresponds to I 1 / I 2 in Equation 2. Further, the microcomputer 10 calculates the wavelength by calculating Equation 2, and measures the position of the FBG at which the physical quantity changes from the wavelength, that is, the change position of the physical quantity.
[0012]
[Problems to be solved by the invention]
FIG. 6 is a diagram showing spectra of the reflectance of the FBG 4 and the transmittance of the AWG 6 in the above-described conventional technique. In the prior art, the ratio calculation of the photocurrent is performed by the divider 8 for each pair of the photodiodes 7 with a preamplifier, and the logarithm of the output is calculated to obtain the wavelength measurement output ρ (λ bj ). Here, j = 1, 2, 3,..., N, where N is the number of FBGs.
[0013]
That is, as described above, an AWG output channel pair (a pair of photodiodes 7 with a preamplifier) for measuring the reflection wavelength is predetermined for each FBG, so that the FBG is not affected by the reflection band of another FBG. Designed. For example, as shown in FIG. 6, the reflection band of FBG j wraps only in the transmission band of AWG channel i and channel (i + 1), does not wrap in the transmission band of channel (i + 2), and the reflection band of FBG j + 1 The band is wrapped only in the transmission band of the channel (i + 2) and the channel (i + 3) of the AWG, and is not wrapped in the transmission band of the channel (i + 1).
[0014]
Under such conditions, the wavelength measurement output ρ (λ bj ) of the j-th FBG will be obtained below. Assuming that the optical loss and the backscatter of the optical fiber are negligible, the output P (λ bj ) of one of the pair of photodiodes with a preamplifier 7 is expressed by Expression 3.
[0015]
[Equation 3]
Figure 2004163154
[0016]
Further, the output P (λ bj ) of the other photodiode is an expression obtained by changing i in Expression 3 to i + 1.
Therefore, taking the logarithm of the ratio of these equations, Equation 4 is obtained.
[0017]
(Equation 4)
Figure 2004163154
[0018]
However, ε in Equations 3 and 4 is as shown in Equation 5.
[0019]
(Equation 5)
Figure 2004163154
[0020]
In addition, each value in Expressions 3 to 5 is as follows. Some of them are also shown in FIG.
K: constant a: peak transmittance of AWG b: peak reflectance of FBG a 0 : bias transmittance b 0 which becomes unnecessary noise light of AWG b 0 : bias reflectance Δλ a which becomes unnecessary noise light of FBG Full width at half maximum Δλ b : Full width at half maximum of FBG Δλ s : Full width at half maximum of light source λ bj : Reflection center wavelength of FBG λ j : Transmission center wavelength of AWG channel i λ j + 1 : Transmission center wavelength of AWG channel (i + 1) ]
FIG. 7 shows the characteristics of the above-described equation (4). In other words, the characteristics of the wavelength measurement output ρ (λ bj ) with respect to the reflection center wavelength λ bj of the FBG are partially non-linear, and the measurement resolution is poor, causing a decrease in wavelength detection accuracy.
This is because the in Equation 4, the bias reflectance b o, etc. becomes unnecessary noise light bias transmitting a o and FBG becomes unnecessary noise light AWG, epsilon acts as an error component does not become zero .
Therefore, the present invention aims to provide a wavelength measurement device that improves the non-linearity of the wavelength measurement output ρ (λ bj ) due to the error component ε, thereby improving the measurement resolution and detection accuracy. .
[0022]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problem, according to the wavelength measuring apparatus according to the first aspect of the present invention, one or more FBGs are formed in the optical fiber on which the measuring light is incident, and the wavelength of the reflected light from each FBG is detected. A system for measuring a physical quantity at the position of each FBG by making reflected light from the FBG incident on an AWG that can be separated into a plurality of wavelengths whose center wavelengths are minutely spaced, and a plurality of measurement output channels of the AWG. In a wavelength measuring device, the measuring light receiving elements respectively connected to the FBG are associated with each pair, and the wavelength of the reflected light is measured using the measured value of the pair of measuring light receiving elements.
The AWG includes a pair of monitoring light output elements connected to a pair of monitoring output channels provided separately from the plurality of pairs of measurement output channels of the AWG, and outputting a monitoring value,
As preparation processing before measuring the wavelength of the reflected light from the FBG,
A coefficient is obtained in advance by using a measurement value for reflected light from a certain FBG and a monitor value for light for monitoring,
As a predetermined FBG wavelength measurement process,
First and second true values from which error components have been removed using coefficients are obtained, and the wavelength of the reflected light is measured based on the logarithm of the ratio between the first true value and the second true value. And
[0023]
According to the wavelength measuring apparatus of the invention described in claim 2,
The wavelength measuring device according to claim 1,
A pair of output channels for measurement output the first and second measurement values, and a pair of output channels for monitoring output the first and second monitor values as output values,
As preparation processing before measuring the wavelength of the reflected light from the FBG,
A difference value between the first measurement value and the first monitor value (hereinafter, referred to as a first correction difference value), and a difference value between the second measurement value and the first monitor value (hereinafter, a second correction value). A difference value between the first and second monitor values (hereinafter, referred to as a third difference value for correction) is obtained.
A ratio obtained by dividing the first correction difference value by the third correction difference value (hereinafter, simply referred to as a first coefficient), and
A ratio obtained by dividing the second correction difference value by the third correction difference value (hereinafter simply referred to as a second coefficient) is registered in advance,
As a predetermined FBG wavelength measurement process,
A difference value between the first measurement value and the first monitor value (hereinafter, referred to as a first difference value), and a difference value between the second measurement value and the first monitor value (hereinafter, a second difference value) And a difference value between the first and second monitor values (hereinafter, referred to as a third difference value) is obtained, and the product of the third difference value and the first coefficient is calculated as the first difference value. To obtain a first true value,
Subtracting the product of the third difference value and the second coefficient from the second difference value to obtain a second true value;
The wavelength of the reflected light is measured based on the logarithm of the ratio between the first (second) true value and the second (first) true value.
[0024]
According to the wavelength measuring device of the invention described in claim 3,
The wavelength measuring device according to claim 2,
A light source,
An optical splitter connected to the light source,
An optical fiber connected to the optical branching device and provided with a plurality of FBGs;
An AWG connected to the optical branching device and receiving only light from an optical fiber;
A light receiving element for measurement that converts light from the output channel for measurement output from the AWG into a photocurrent signal and outputs the photoelectric current signal;
A monitor light receiving element for converting light from the monitor output channel output from the AWG into a photocurrent signal and outputting the photocurrent signal;
A microcomputer to which photocurrent signals from the measurement light receiving element and the monitoring light receiving element are input;
With
The microcomputer converts the photocurrent signal corresponding to the first and second measurement values from the measurement light-receiving element and the first and second monitor values from the monitoring light-receiving element into digital data and inputs them. The wavelength is calculated by performing a preparation process before measuring the wavelength of the reflected light from the FBG and a predetermined FBG wavelength measurement process.
[0025]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of a wavelength measuring device of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a system configuration diagram showing an embodiment of the present invention, and the same components as those in FIG. 5 are denoted by the same reference numerals. The configuration and operation of the light source 1, the optical splitter 2, the optical fiber 3, the FBG 4, and the optical connector 5, and the configuration and operation of the AWG 6 in the wavelength detector 9 and the photodiode 7 with a preamplifier which is a specific example of the light receiving element for measurement. Is similar to FIG.
[0026]
In this embodiment, the AWG 6 is further provided with a pair of monitor output channels, and a pair of photodiodes 11 with a preamplifier, which is a specific example of a monitor light receiving element, are connected to the pair of monitor output channels. Output signals of the pair of photodiodes with preamplifier 11 are input to the microcomputer 10. The monitor output channel and the photodiode 11 with a preamplifier are for detecting a, b, c, a 0 , b 0 and the full width at half maximum in the above-described equation (5).
[0027]
Subsequently, the measurement processing by the microcomputer 10 will be described.
First, the measurement principle will be analytically described.
In the present embodiment, first, preparation processing before measuring the wavelength of the reflected light from the FBG is performed in advance, and then a predetermined FBG wavelength measurement processing is performed.
[0028]
First, a preparation process before measuring the wavelength of the reflected light from the FBG will be described.
The pair of photodiodes with a preamplifier 7 of output channels for measurement output the first and second measured values, and the pair of photodiodes 11 with a preamplifier of the output channels for monitoring correspond to the first and second photodiodes. It is assumed that the monitor value outputs the output value.
[0029]
From the first measured value P (λ i , λ bj ) of the photodiode 7 with a preamplifier connected to one of the pair of measurement output channels, the preamplifier connected to one of the pair of monitor output channels A difference value E (λ i , λ m1 ) = P (λ i , λ bj ) −P (λ m1 , λ bj ) obtained by subtracting the first monitor value P (λ m1 , λ bj ) of the attached photodiode 11 is obtained. It is calculated (hereinafter, referred to as a first correction difference value).
This first correction difference value P (λ i , λ bj ) −P (λ m1 , λ bj ) is expressed in detail by the following equation.
[0030]
(Equation 6)
Figure 2004163154
[0031]
Here, lambda m1 One channel center wavelength of the of the output channel for a pair of monitors, C i transmittance of the optical divider 2, I s is the peak power of the light source 1, d is the photodiode 7,11 The photoelectric conversion efficiency, Δλ f is the free spectral range of the AWG 6, λ s is the center wavelength of the light source 1, and N r is the repetition characteristic of the transmittance of the AWG 6 represented by the free spectral range of the light source 1 by a Gaussian repetition function. The number of repetitions, r, is a parameter for repetition when this repetition characteristic is represented by a sigma symbol.
[0032]
Further, from the second measurement value P (λ i + 1 , λ bj ) of the photodiode 7 with a preamplifier connected to the other of the pair of measurement output channels, the signal is transferred to one of the pair of monitoring output channels. A difference value E (λ i + 1 , λ m1 ) obtained by subtracting the first monitor value P (λ m1 , λ bj ) of the connected photodiode 11 with a preamplifier = P (λ i + 1 , λ bj ) −P (λ m1 , λ bj ) is calculated (hereinafter, referred to as a second correction difference value). The second correction difference value is obtained by inserting i + 1 in place of i in Expression 6 above.
[0033]
Then, a difference value E (λ m2 , λ m1 ) between the first monitor value and the second monitor value is calculated (hereinafter, referred to as a third correction difference value). The third correction difference value E (λ m2 , λ m1 ) is expressed by the following equation.
[0034]
(Equation 7)
Figure 2004163154
[0035]
Here, λ m2 is the center wavelength of a channel different from the center wavelength λ m1 of one of the pair of monitor output channels.
[0036]
Subsequently, R (λ i , λ m1 , λ m2 ), which is a ratio of the first correction difference value divided by the third correction difference value, is calculated (hereinafter, R (λ i , λ m1 , λ m2). ) Is referred to as a first coefficient).
The first coefficient R (λ i , λ m1 , λ m2 ) is represented by the following equation.
[0037]
(Equation 8)
Figure 2004163154
[0038]
Similarly, a ratio R (λ i + 1 , λ m1 , λ m2 ) obtained by dividing the second correction difference value by the third correction difference value is calculated (hereinafter, R (λ i + 1 , λ m1 , λ m2 ) is referred to as a second coefficient).
The second coefficient R (λ i + 1 , λ m1 , λ m2 ) is represented by an equation obtained by substituting i + 1 for i in Equation 8.
[0039]
The first coefficient R (λ i, λ m1, λ m2) and a second coefficient R (λ i + 1, λ m1, λ m2) is registered in the memory unit (not shown) of the microcomputer 10.
[0040]
The above-described preparation process before measuring the wavelength of the reflected light from the FBG is performed in advance, and then, an analytical description of the predetermined FBG wavelength measurement process will be given.
At the time of the measurement processing, the difference value P (λ i , λ bj ) −P (λ m1 , λ bj ) = E (λ i , λ m1 ) (hereinafter, referred to as a first difference value) in Expression 6 and the expression 7 is calculated (hereinafter, referred to as a third difference value) E (λ m2 , λ m1 ). Then, using the first coefficient R (λ i , λ m1 , λ m2 ) of Equation 8 registered in the microcomputer 10, a first true value such as the following equation is calculated.
[0041]
(Equation 9)
Figure 2004163154
[0042]
The second antilog is similarly obtained.
Difference value E (λ i , λ m1 ) = P (λ i + 1 , λ bj ) −P (λ m1 , λ bj ) (hereinafter, referred to as a second difference value) and a third difference value E (Λ m2 , λ m1 ) is calculated. Then, a second true value is calculated using the second coefficient R (λ i + 1 , λ m1 , λ m2 ) of Equation 8 registered in the microcomputer.
Taking the logarithm of the ratio of these first and second antilogs gives the following equation.
[0043]
(Equation 10)
Figure 2004163154
[0044]
The first term (error factor) in Equation 6 remains with only the first difference value. However, by performing the operation in Equation 9, only the Gaussian distribution including λ bj is obtained. in logarithmic operation of antilogarithm ratio can be obtained a linear function of the lambda bj as shown in equation 10 ρ (λ bj) of. That is, the linearity of the wavelength measurement output ρ (λ bj ) with respect to the reflection center wavelength λ bj of the FBG is improved as shown in FIG.
[0045]
Next, a specific description will be given focusing on processing by the microcomputer 10 based on the above principle.
First, the microcomputer 10 performs a preparation process before measuring the wavelength of the reflected light from the FBG. In this preparation processing, a first monitor value (corresponding to P (λ m1 , λ bj )) and a second monitor value (corresponding to P (λ m2 , λ bj )) are input from the photodiode 11 with a preamplifier. Also, a first measurement value (corresponding to P (λ i , λ bj )) and a second measurement value (P (λ i + 1 , λ bj ) from a photodiode 7 with a preamplifier, which is a pair of channels for measuring a certain FBG. )).
[0046]
Then, the microcomputer 10 calculates a first correction difference value (E (λ i , λ m1 ) = P (λ i , λ bj ) −P which is a difference between the first measurement value and the first monitor value. (Equivalent to (λ m1 , λ bj )), a second correction difference value (E (λ i + 1 , λ m1 ) = P (λ i + 1 , λ) which is a difference between the second measurement value and the first monitor value. bj ) -P (equivalent to [lambda] m1 , [lambda] bj )) and a third correction difference value (E ([lambda] m2 , [lambda] m1 )), which is the difference between the first monitor value and the second monitor value. P ( λm2 , λbj ) −P (equivalent to λm1 , λbj ) is obtained.
[0047]
Then, a first coefficient (R (λ i , λ m1 , λ m2 )), which is a ratio obtained by dividing the first correction difference value by the third correction difference value, and the second correction difference value A second coefficient (R (λ i + 1 , λ m1 , λ m2 )) which is a ratio divided by the correction difference value of 3 is obtained in advance and registered in a memory unit (not shown) of the microcomputer 10.
[0048]
Subsequently, a normal FBG wavelength measurement process is performed. In this case, the microcomputer 10 subtracts the first monitor value from the first measurement value and corresponds to a first difference value (P (λ i + 1 , λ bj ) −P (λ m1 , λ bj )). , And a second difference value (P (λi + 1 , λbj ) −P ( λm1 , λbj )) obtained by subtracting the first monitor value from the second measurement value. ) And a third difference value between the first and second monitor values (E (λ m2 , λ m1 ) = P (λ m + 1 , λ bj ) −P (λ m1 , λ bj )). ).
[0049]
Then, the product of the third difference value and the first coefficient is subtracted from the first difference value to obtain a first true value. Further, the product of the third difference value and the second coefficient is calculated. , The second true value is obtained by subtracting the second true value from the second difference value.
Then, the wavelength of the reflected light is measured based on the logarithm of the ratio between the first true value and the second true value (see Equation 10).
[0050]
The microcomputer 10 measures the wavelength by performing (1) the preparation process before the wavelength measurement of the reflected light from the FBG and (2) the wavelength measurement process of the predetermined FBG as described above. Since the influence of the component ε is completely removed, and the linearity of the wavelength measurement output ρ (λ bj ) with respect to the reflection center wavelength λ bj of the FBG is improved as shown in FIG. 2, the detection capability can be improved.
[0051]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the linearity of the wavelength measurement output with respect to the reflection center wavelength of the FBG is improved, and the measurement resolution and detection accuracy can be improved as compared with the related art.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a system configuration diagram showing an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a characteristic diagram of a wavelength measurement output with respect to a reflection center wavelength of the FBG according to the embodiment of the present invention.
FIG. 3 is an explanatory diagram of a wavelength measurement principle in the related art.
FIG. 4 is a configuration diagram of a known wavelength measurement system.
FIG. 5 is a configuration diagram showing a conventional technique.
FIG. 6 is a diagram showing the reflectance of an FBG and the transmittance of an AWG according to the related art.
FIG. 7 is a characteristic diagram of a wavelength measurement output with respect to a reflection center wavelength of an FBG in the related art.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Light source 2 Optical splitter 3 Optical fiber 4 FBG (Bragg diffraction grating)
5 Optical connector 6 AWG (Array waveguide grating)
7,11 Photodiode with preamplifier 8 Divider 9 Wavelength detector 10 Microcomputer

Claims (3)

測定光が入射される光ファイバに一以上のブラッグ回折格子(以下、FBGという)が形成され、各FBGからの反射光の波長を検出して各FBGの位置における物理量を測定するシステムであって、FBGからの反射光を、中心波長が微小な間隔の複数波長に分離可能なアレイ導波路格子(以下、AWGという)に入射させるとともに、このAWGの複数の計測用出力チャンネルにそれぞれ接続された計測用受光素子を一対ごとにFBGに対応させ、一対の計測用受光素子の計測値を用いて反射光の波長を計測するようにした波長計測装置において、
前記AWGの複数対の計測用出力チャンネルとは別個に設けられた一対のモニタ用出力チャンネルにそれぞれ接続され、モニタ値を出力する一対のモニタ用受光素子を備え、
FBGからの反射光の波長計測前の準備処理として、
あるFBGからの反射光に対する計測値、および、モニタ用の光に対するモニタ値を用いて係数を予め求めておき、
所定のFBGの波長計測処理として、
係数を用いて誤差成分を除去した第1,第2の真値を求め、これら第1の真値と第2の真値とによる比の対数に基づいて反射光の波長を測定することを特徴とする波長計測装置。
One or more Bragg diffraction gratings (hereinafter, referred to as FBGs) are formed in an optical fiber into which measurement light is incident, and a system for detecting a wavelength of light reflected from each FBG and measuring a physical quantity at a position of each FBG is provided. , The reflected light from the FBG is made incident on an arrayed waveguide grating (hereinafter, referred to as AWG) capable of separating the center wavelength into a plurality of wavelengths having minute intervals, and connected to a plurality of measurement output channels of the AWG. In a wavelength measuring device, the measuring light receiving elements are made to correspond to the FBG for each pair, and the wavelength of the reflected light is measured using the measured value of the pair of measuring light receiving elements.
The AWG includes a pair of monitoring light output elements connected to a pair of monitoring output channels provided separately from the plurality of pairs of measurement output channels of the AWG, and outputting a monitoring value,
As preparation processing before measuring the wavelength of the reflected light from the FBG,
A coefficient is obtained in advance using a measurement value for reflected light from a certain FBG and a monitor value for light for monitoring,
As a predetermined FBG wavelength measurement process,
First and second true values from which error components have been removed using coefficients are obtained, and the wavelength of the reflected light is measured based on the logarithm of the ratio between the first true value and the second true value. Wavelength measuring device.
請求項1記載の波長計測装置において、
一対の計測用出力チャンネルは第1,第2の計測値を出力するものと、また、一対のモニタ用出力チャンネルは第1,第2のモニタ値を出力値として出力するものとし、
FBGからの反射光の波長計測前の準備処理として、
第1の計測値と第1のモニタ値との差分値(以下、第1の補正用差分値という。)、第2の計測値と第1のモニタ値との差分値(以下、第2の補正用差分値という。)第1,第2のモニタ値の差分値(以下、第3の補正用差分値という。)を求め、
第1の補正用差分値を第3の補正用差分値で除した比(以下、単に第1係数という)、および、
第2の補正用差分値を第3の補正用差分値で除した比(以下、単に第2係数という)を予め登録しておき、
所定のFBGの波長計測処理として、
第1の計測値と第1のモニタ値との差分値(以下、第1の差分値という。)、第2の計測値と第1のモニタ値との差分値(以下、第2の差分値という。)、および、第1,第2のモニタ値の差分値(以下、第3の差分値という。)を求め、第3の差分値と第1係数との積を、第1の差分値から減じて、第1の真値を求め、
第3の差分値と第2係数との積を、第2の差分値から減じて、第2の真値を求め、
第1(第2)の真値と第2(第1)の真値との比の対数に基づいて反射光の波長を計測することを特徴とする波長計測装置。
The wavelength measuring device according to claim 1,
A pair of output channels for measurement output the first and second measurement values, and a pair of output channels for monitoring output the first and second monitor values as output values,
As preparation processing before measuring the wavelength of the reflected light from the FBG,
A difference value between the first measurement value and the first monitor value (hereinafter, referred to as a first correction difference value), and a difference value between the second measurement value and the first monitor value (hereinafter, a second correction value). A difference value between the first and second monitor values (hereinafter, referred to as a third difference value for correction) is obtained.
A ratio obtained by dividing the first correction difference value by the third correction difference value (hereinafter, simply referred to as a first coefficient), and
A ratio obtained by dividing the second correction difference value by the third correction difference value (hereinafter simply referred to as a second coefficient) is registered in advance, and
As a predetermined FBG wavelength measurement process,
A difference value between the first measurement value and the first monitor value (hereinafter, referred to as a first difference value), and a difference value between the second measurement value and the first monitor value (hereinafter, a second difference value) And a difference value between the first and second monitor values (hereinafter, referred to as a third difference value) is obtained, and the product of the third difference value and the first coefficient is calculated as the first difference value. To obtain a first true value,
Subtracting the product of the third difference value and the second coefficient from the second difference value to obtain a second true value;
A wavelength measuring apparatus for measuring a wavelength of reflected light based on a logarithm of a ratio between a first (second) true value and a second (first) true value.
請求項2記載の波長計測装置において、
光源と、
光源に接続される光分岐器と、
光分岐器に接続され、複数のFBGが設けられた光ファイバと、
光分岐器に接続され、光ファイバからの光のみを入射するAWGと、
AWGから出力される計測用出力チャンネルからの光を光電流信号に変換して出力する計測用受光素子と、
AWGから出力されるモニタ用出力チャンネルからの光を光電流信号に変換して出力するモニタ用受光素子と、
これら計測用受光素子およびモニタ用受光素子からの光電流信号が入力されるマイクロコンピュータと、
を備え、
前記マイクロコンピュータは、計測用受光素子からの第1,第2の計測値およびモニタ用受光素子からの第1,第2のモニタ値に相当する光電流信号をデジタルデータに変換して入力し、前記FBGからの反射光の波長計測前の準備処理、および、所定のFBGの波長計測処理を行って波長を算出することを特徴とする波長計測装置。
The wavelength measuring device according to claim 2,
A light source,
An optical splitter connected to the light source,
An optical fiber connected to the optical branching device and provided with a plurality of FBGs;
An AWG connected to the optical branching device and receiving only light from an optical fiber;
A light receiving element for measurement that converts light from the output channel for measurement output from the AWG into a photocurrent signal and outputs the photoelectric current signal;
A monitor light receiving element for converting light from the monitor output channel output from the AWG into a photocurrent signal and outputting the photocurrent signal;
A microcomputer to which photocurrent signals from the measurement light receiving element and the monitoring light receiving element are input;
With
The microcomputer converts the photocurrent signal corresponding to the first and second measurement values from the measurement light-receiving element and the first and second monitor values from the monitoring light-receiving element into digital data and inputs them. A wavelength measurement apparatus that performs a preparation process before measuring the wavelength of the reflected light from the FBG and a wavelength measurement process of a predetermined FBG to calculate a wavelength.
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