JP2004530899A - 対をなすブラッグ格子の使用に基づいた差分測定システム - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
本発明は、複数のブラッグ格子を使用する測定システムに関するものである。
【0002】
特に、本発明は、温度や応力や圧力の測定に応用することができる。
【背景技術】
【0003】
以下の文献を参照することができる。
[1]D.A. Jackson 氏、A.B. Lobo Ribeiro 氏、L. Reekie 氏および、J.L.Archambault氏による“Simple multiplexing scheme for a fibre-optic grating sensor network” と題する、Optics Letters, Vol. 19(14), 1993, pp 1192-1194
[2]R.W. Fallon 氏、L. Zhang 氏、A. Gloag 氏および、I. Bennion 氏による“Identical broadband chirped grating interrogation technique for temperature andstrain sensing”と題する、Electronics Letters, Vol. 33(8), 1997, pp 705-707
[3]L.A. Ferreira 氏、F.M. Araujo 氏、J.L. Santos 氏および、F. Farahi 氏による“Temperature and strain insensitive bend measurements with D-type fibre Bragggratings”と題する、OFS (Optical Fibre Sensors) Conference 14, WE 2-2, Venice,October 2000.
【0004】
文献[1][2]には、複数のブラッグ格子を使用するとともに、それらブラッグ格子からの2つのスペクトルのオーバーラップの解析をベースとした測定技術が開示されている。すなわち、一対をなすブラッグ格子の重なり積分をベースとした測定技術が開示されている。
【0005】
2つのブラッグ格子のうちの一方のみが、トランスデューサであって、他方のブラッグ格子が、解析対象をなすスペクトル信号をもたらしていることに、注意されたい。
【0006】
さらに、文献[2]に記載の技術においては、チャープ格子を使用している。チャープ格子は、製造が困難であるとともに、長さのために歪みを受けやすく、そのため、測定信号にノイズが誘発されやすい。
【0007】
文献[3]には、トランスデューサを形成する一対のブラッグ格子を備えたセンサを使用する測定技術が開示されている。この技術においては、これらトランスデューサによって供給された信号のシフトに関しての、完全にスペクトル的な解析を使用する。すなわち、スペクトルの重なり積分を原理としたものではない。
【0008】
光学的スペクトルアナライザの使用を必要とするという点において、この技術は、複雑であり高価である。この技術は、さらに、取得周波数という観点から制約を受ける。
【非特許文献1】
D.A. Jackson 氏、A.B. Lobo Ribeiro 氏、L. Reekie 氏および、J.L.Archambault氏による“Simple multiplexing scheme for a fibre-optic gratingsensor network” と題する、Optics Letters, Vol. 19(14), 1993, pp 1192-1194
【非特許文献2】
R.W. Fallon 氏、L. Zhang 氏、A. Gloag 氏および、I. Bennion 氏による“Identical broadband chirped grating interrogation technique fortemperature and strain sensing”と題する、Electronics Letters, Vol. 33(8), 1997,pp 705-707
【非特許文献3】
L.A. Ferreira 氏、F.M. Araujo 氏、J.L. Santos 氏および、F. Farahi 氏による“Temperature and strain insensitive bend measurements withD-type fibre Bragg gratings”と題する、OFS (Optical Fibre Sensors) Conference 14,WE 2-2, Venice, October 2000.
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【0009】
本発明の目的は、上述した公知技術における各種欠点を克服することである。
【0010】
本発明の主題をなすシステムの主要な独自性は、少なくとも一対をなすブラッグ格子の使用にある。各ブラッグ格子は、変換機能と分析機能とを有している。
【0011】
これら2つのブラッグ格子は、全体的に同様のものとされているものの、(測定対象をなす物理量に対しての)スペクトル感度においては互いに相違している。このスペクトル感度の差は、わずかなものとされる。よって、2つの格子の分析を関連づけることにより、正確なスペクトル分析を必要としないような差分測定を行うことができる。
【0012】
本発明の主題をなすシステムは、複数のタイプの物理量を測定することができ、特に、温度や応力や圧力を測定することができる。しかも、このような測定を、上述した様々な公知技術よりも、安価な態様で行うことができる。
【0013】
特に、本発明によるシステムは、重なり制御された複数の格子を使用することができる。このような重なり制御された複数の格子は、文献[2]に記載された公知技術において使用されているようなチャープ格子と比較して、より容易に製造することができる。
【0014】
より詳細には、本発明の主題は、少なくとも1つの光学的センサを具備していて、少なくとも1つのパラメータを測定するためのシステムであって、各センサが、2つのブラッグ格子を備え、これらブラッグ格子が、測定対象をなす1つまたは複数のパラメータに依存した相対的スペクトルシフトをこれらブラッグ格子のそれぞれのスペクトルが示すように調節された感度を備え、それらブラッグ格子が、2つの光学的導波路のそれぞれ内に書込形成され、このようなシステムが、さらに、
−2つの光学的導波路に対して光を供給する光源と、
−同じセンサ内の2つのブラッグ格子を光が順次的に通過することを可能とする手段と、
−一方においては、2つの光学的導波路の一方だけを通過した光のパワーレベルを測定し、他方においては、2つの光学的導波路の双方を順次的に通過した光のパワーレベルを測定する、複数の光検出器と、
−それらパワーレベルを処理するとともに、測定したパラメータの値を供給する手段と、
を具備している。
【0015】
複数の光学的導波路は、有利には、各々が単一のコアを有している複数の光ファイバの各コアとすることができる。あるいは、複数の光学的導波路は、マルチコア光ファイバの複数のコアとすることができる。
【0016】
本発明の主題をなすシステムの好ましい実施形態においては、このシステムは、さらに、光源と2つの光学的導波路とを接続するサーキュレータを具備している。
【0017】
本発明の主題をなすシステムの他の好ましい実施形態においては、システム内における光学的センサの数(N)は、2以上とされ、システムの光源は、複数の光学的センサのそれぞれの共鳴波長のうちの最小波長から最大波長までにわたる範囲よりも以上の波長バンドの光を放出することができ、システムは、N個の第1光検出器上を光が通過するようにしておよびN個の第2光検出器上を光が通過するようにして、N個の光学的センサに対して光を分散させ得るスペクトル分離手段を備え、N個の第1光検出器は、2つの光学的導波路の一方だけを通過しかつそれぞれ対応する波長を有したN個の第1光の各パワーレベルを測定することができ、N個の第2光検出器は、2つの光学的導波路の双方を順次的に通過しかつそれぞれ対応する波長を有したN個の第2光の各パワーレベルを測定することができる。
【0018】
好ましくは、システムは、さらに、光源と2つの光学的導波路とを接続するサーキュレータと、第1光カプラと、第1および第2のスペクトル分離デバイスと、を具備し、第1光カプラは、サーキュレータと、2つの光学的導波路のうちの一方と、の間に接続され、これにより、2つのブラッグ格子のうちの一方によって反射された信号と、2つのブラッグ格子の双方によって反射された信号とを、第1および第2のスペクトル分離デバイスの各々によって解析し得るものとされている。
【0019】
システムは、さらに、2×2のスイッチを具備することができ、このスイッチは、一方サイドにおいては、第1光カプラに対しておよびサーキュレータに対して接続され、他方サイドにおいては、2つの光学的導波路に対して接続される。
【0020】
システムは、さらに、第2光カプラと、第3スペクトル分離デバイスと、を具備することができ、この第3スペクトル分離デバイスは、第2光カプラを介して光源に対して接続されていて、光源から放出された光を解析することができる。
【0021】
ブラッグ格子は、好ましくは、重なり制御された格子とされる。
【0022】
本発明の主題をなすシステムの特別の実施形態においては、パラメータは、歪みとされ、2つのブラッグ格子のそれぞれの長手方向軸は、歪みの軸に対して互いに異なる角度を形成する。
【0023】
他の特別の実施形態においては、パラメータは、歪みとされ、システムは、さらに、2つの部分を有した支持体を具備し、2つの部分のそれぞれの横断面積は、互いに異なるものとされ、2つのブラッグ格子の一方は、それら2つの部分の一方の中に配置され、かつ、2つのブラッグ格子の他方は、それら2つの部分の他方の中に配置される。
【0024】
他の特別の実施形態においては、2つのブラッグ格子は、デュアルコア光ファイバの2つのコアの各々内に書込形成され、2つのコアは、それぞれの中に形成されているブラッグ格子に対して互いに異なる測定感度を付与し得るよう、互いに相違するものとされている。
【0025】
この場合、2つのコアは、ドーピング態様において互いに相違するものとすることができる、あるいは、直径において互いに相違するものとすることができる。
【0026】
他の特別の実施形態においては、2つのブラッグ格子は、測定対象をなす各パラメータに対しての感度を調節し得るよう、互いに異なるシースを有している。
【0027】
各スペクトル分離デバイスは、例えば回折格子やプリズムといったような分散部材と、マトリクスを形成し得る複数の光検出器と、を有することができる。
【0028】
この場合、ある特別の実施形態においては、分散部材は、単一とされて、複数のスペクトル分離デバイスに対して共有され、複数の光検出器は、同じ光検出器マトリクスからなる複数の列とすることができる。
【0029】
変形例においては、各スペクトル分離デバイスは、光分離器と、この光分離器に関連づけられた複数の干渉フィルタおよび複数の光検出器と、を有することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0030】
本発明は、添付図面を参照しつつ、本発明を何ら限定するものではなく単なる例示としての好ましい実施形態に関する以下の詳細な説明を読むことにより、明瞭となるであろう。
【0031】
本発明の主題をなすシステムの一例が、図1に概略的に示されている。この例においては、3つのセンサ(C1,C2,C3)が使用されている。センサ(C1)(あるいは、それぞれ、C2,C3)は、2つのブラッグ格子(B11,B12)(あるいは、それぞれ、B21,B22;B31,B32)を有している。各ブラッグ格子は、トランスデューサを形成している。
【0032】
ブラッグ格子(B11,B21,B31)(あるいは、B12,B22,B32)は、光ファイバ(2)(あるいは、光ファイバ(4))内に形成されている。
【0033】
ブラッグ格子(B11,B12)は、共鳴波長(λ1)を有しており、ブラッグ格子(B21,B22)は、共鳴波長(λ2)を有しており、ブラッグ格子(B31,B32)は、共鳴波長(λ3)を有している。
【0034】
このシステムに対する入力部分においては、まず最初に、広帯域ファイバ光源(6)が設けられている。この光源(6)は、赤外において発光し、典型的には、1.5μm周辺で発光する(しかしながら、他の任意のスペクトル帯域を使用することができる)。光源(6)のスペクトルバンド幅は、関連するセンサの数に依存する。
【0035】
例えば、各トランスデューサにおいて10nmというスペクトル変動が許容されている場合には(ファイバ上における1%という伸びと等価である)、30nmよりも大きいような合計スペクトルバンド幅が、図1の例では、必要とされる。実際には、光源の有効スペクトルバンド幅と、測定ダイナミックレンジとは、センサ数を設定する複数の格子に関連する。
【0036】
光源(6)からの光信号(S)は、その後、3つのチャネル(I,II,III)を有した光ファイバサーキュレータ(8)へと到達する。信号(S)は、チャネル(I) を通してサーキュレータ内に導入され、チャネル(II)を通してサーキュレータから導出される。
【0037】
このようにして光ファイバ(2)(チャネル(II)に対して接続されている)内へと案内された光波は、様々なセンサにおいて第1トランスデューサを形成している複数のブラッグ格子に導入される。したがって、信号の一部は、様々な格子の共鳴波長(λ1,λ2,λ3)において反射される。
【0038】
その場合、サーキュレータは、反射信号(R)をチャネル(III) に向けて案内し、したがって、このチャネル(III) に対して接続されている50/50タイプの光カプラ(10)に向けて案内する。
【0039】
反射信号(R)の第1半分(R1)は、スペクトル分離デバイス(12)に向けて案内され、反射信号(R)の他の半分(R2)は、光ファイバ(4)に向けて案内される。
【0040】
第1半分(R1)は、デバイス(12)を構成している光検出器アセンブリ(14)の3つの光検出器上の3つの領域へと、スペクトル的に分離される。これら3つの光検出器からのパワーレベルは、それぞれ、v1,v2,v3である。これら3つの光検出器は、それぞれ、λ1,λ2,λ3という変化範囲に対応している。
【0041】
実際には、任意のスペクトル分離手段(16)(例えば、回折格子や、バルクフィルタや、ブラッグ格子や、あるいは、薄膜)を使用することによって、複数の光検出器の上流側におけるこの分離を行うことができる。これについては、後述する。
【0042】
第2半分(R2)は、相補ファイバ(4)へと伝達され、したがって、3つのセンサ内に属している第2シリーズをなすブラッグ格子へと導入される。したがって、この信号は、信号(R' )という形態でもって(フィルタを形成する)各格子から反射され、カプラ(10)に向けて逆向きに戻される。
【0043】
反射信号(R' )の半分は、カプラ内で失われ、反射信号(R' )の他の半分(R'1)が、デバイス(12)と同じスペクトル分離デバイス(18)に向けて案内される。したがって、デバイス(18)は、スペクトル分離手段(20)と、3つの光検出器からなる光検出器アセンブリ(22)と、を有している。これにより、3つの光検出器からの各パワーレベル(w1,w2,w3)が測定される。
【0044】
図1のシステムは、さらに、測定したパワーレベル(v1,v2,v3;w1,w2,w3)を処理するための手段(24)を備えている。この処理手段(24)は、センサ(C1,C2,C3)によって測定された各パラメータの値を供給する。
【0045】
図1のシステムにおいては、信号が、各センサを構成する2つのトランスデューサ格子の各々によって次々と反射されるという事実が、使用される。したがって、信号(R' )は、それら2つの格子の反射スペクトルどうしの交差を積分する。2つのスペクトルが重なり合っている場合に、最大の信号が得られる。2つのスペクトルが離間していれば、信号は、ゼロとなる。これら2つの極端な状況の間のすべての中間状況が、測定領域を規定する。
【0046】
つまり、初期的にはλi(1≦i≦3) を中心とした2つの格子は、それらの反射スペクトルの重なり積分が、測定対象をなすパラメータ(例えば、温度や応力や圧力)の関数となるようにして、パッケージングされるあるいは製造される。
【0047】
図2は、2つのブラッグ格子の反射スペクトル(SP1,SP2)を使用した測定原理を示している。応力(ε)は、ε1を経由して、0με〜εfの間にわたって変化する。
【0048】
図2に例示するように、応力(ε)がセンサ上において増加したときには、相対的なスペクトルシフトδλ(ε)が、もたらされる。その結果、2つのスペクトルの重なり積分が減少する。よって、交差領域(R' )に対応したパワーレベルを測定することにより、対応した応力(ε)を測定することができる。
【0049】
さらに、後述するように、複数のブラッグ格子は、好ましくは、起こり得る二次的ローブによるパワー擾乱を防止し得るよう、重なり制御される(アポダイズされる)。
【0050】
破線の長方形(RP)によって囲まれているような図2の領域は、スペクトル分離デバイスの各光検出器に対応した積分ウィンドウのスペクトルバンド幅(Dλ)(格子の合計シフト)を示している。
【0051】
以下、測定原理について説明する。
【0052】
図1の広帯域光源(6)に由来する信号(S)は、波長(λ)に依存する。よって、この信号は、以下においては、S(λ)と記述される。さらに、
−r1(λ)とr'1(λ)とは、センサ(C1)をなす2つのブラッグ格子の反射係数であり、
−αijは、I≦i≦III,II≦j≦III,i<j としたときに、チャネル(i)からチャネル(j)に向けてのサーキュレータ(8)の損失係数であり、
−γは、カプラ(10)における分離度合い(図1の例においては、γ=0.5)である。
【0053】
信号R1(λ) は、第1格子(B11)によってのみ反射され、その後、スペクトル分離デバイス(12)へと向かう。よって、次式のように書き表すことができる。
【0054】
【数1】
【0055】
信号R'1(λ)は、センサ(C1)の2つの格子(B11,B12)によって反射されその後スペクトル分離デバイス(18)へと向かったものであるので、次式のように書き表すことができる。
【0056】
【数2】
【0057】
2つの出力ビームのスペクトル分離により、信号を、幅がDλであるようなスペクトルバンド幅[λ0;λ0+Dλ]にわたって積分することができる。したがって、測定されたパワー(v1,w1)は、次式のように書き表すことができる。
【0058】
【数3】
【0059】
実際に、Dλにわたって積分を実行しようとすれば、ごく小さなスペクトルバンド幅(Δλr)を、積分計算において考慮しなければならない。これは、r1(λ)×r'1(λ)がゼロではないようなバンド幅である。このバンド幅(Δλr)は、ブラッグ格子によって形成されたフィルタのバンド幅の2倍よりも小さいままである。
【0060】
このバンド幅が極めて狭い(Δλr<1nm)であることにより、したがって、S(λ)と様々な係数(αij)とγとを、積分範囲にわたって定数と仮定することが、妥当である。したがって、等式は、以下のように簡単化される。
【0061】
【数4】
【0062】
これら様々な値の比を計算するならば、光源信号S(λ1)に対する依存性が除去される。その結果、システムレスポンスは、光源のパワー擾乱に対して独立となり、光検出器の感度の様々な変動に対して独立となる。これにより、次式となる。
【0063】
【数5】
【0064】
センサを形成する2つの格子は、互いに同一であると見なされる(それら格子は、同一条件下において製造されている)。したがって、それらのスペクトル反射係数は、規格化された反射係数r1 0(λ)の関数として表現することができる。
【0065】
外部媒体内において使用されていることにより、ファイバごとに損失が発生し得る。この等式においては、損失は、因子(ρ1,ρ'1)として次のように考慮される。
【0066】
【数6】
【0067】
したがって、上述した比は、次式のように書き表すことができる。ここで、δλは、上述した相対的スペクトルシフトである。
【0068】
【数7】
【0069】
等式(1)における主要な未知数は、以下のものである。
【0070】
【数8】
【0071】
したがって、等式(1)は、サーキュレータのチャネル(I) に関する測定結果を与える。損失に関する項が接続に基づくものであると仮定すれば(例えば、ファイバどうしに沿った接合損失)、同一ファイバのすべての格子に関して、同一であると仮定することができる。したがって、(図1に示すような)3つのチャネルに関しての総合的な結果は、次のように書き表すことができる。
【0072】
【数9】
【0073】
等式系(2a)(2b)(2c)は、損失項(ρ'1)のために、Γi(1≦i≦3) の値に対する直接的アクセスが存在しないことを示している。この項を除去するために、いくつかの手法を講じることができる。以下、そのようないくつかの手法について説明する。
【0074】
第1の手法においては、図3に示すように2つのファイバ(2,4)の入力部分のところに2×2の光スイッチ(26)を配置することによって、図1のシステムを改良する。
【0075】
このスイッチ(26)は、一方サイドにおいては、カプラ(10)に対しておよびサーキュレータ(8)のチャネル(II)に対して接続され、他方サイドにおいては、ファイバ(2,4)に対して接続される。
【0076】
この場合、スイッチングを行うことによって、等式(2a)〜(2c)において、第2ファイバの係数(ρ'1)を、第1ファイバの係数(ρ1)によって置換することができる。スイッチ(26)に由来する損失係数(β)が、また、導入される。これにより、等式(2a)〜(2c)は、以下のようになる。
【0077】
【数10】
【0078】
これらの等式においては、アセンブリ(14)(あるいは、アセンブリ(22))の3つの光検出器によって供給されるパワーは、v'1,v'2,v'3(あるいは、w'1,w'2,w'3)と記述されている。
【0079】
これにより、最大のダイナミックレンジ(最小の損失係数)を有した結果をもたらす構成を選択することができる。
【0080】
この構成は、また、どちらかのファイバにおいて起こり得るポイント故障を認識して修正するための手段でもある。
【0081】
例えば局所的に大きな曲げといったような理由によって、一方のファイバの2つの第1格子の間においてそのファイバが損傷した場合、例えば、ファイバ(2)の格子(B11,B21)の間においてファイバ(2)が損傷した場合、一方の係数ρ(例えば、ρ'1)が、一方の格子に関する測定と、他方の格子に関する測定と、の間にわたって変化することとなる(その場合、値ρ'1aおよび値ρ'1bとなる)。この場合には、次式となる。
【0082】
【数11】
【0083】
定義により、値ρ'1aが値ρ'1bよりも大きいことにより、上記の2つの比の正確な値が、最小値となる。
【0084】
第2の手法においては、1つのセンサを犠牲とする。
【0085】
複数の格子対のうちの1つが保護環境内に配置されたと仮定すると、関数Γ(δλ)は、常にΓ(0)に等しくなる。したがって、比(w/v)により、損失係数(ρ'1)を測定することができる。その場合、他の2つの比が、所望の測定をもたらす。この場合には、1つの対をなすブラッグ格子を犠牲にする必要があることに注意されたい。
【0086】
第3の手法においては、差分測定を行う。
【0087】
3つの等式(2a)(2b)(2c)は、Γ1(δλ)/Γ2(δλ)、 Γ1(δλ)/Γ3(δλ)、Γ2(δλ)/Γ3(δλ) の測定を可能とする。したがって、例えば、3つのポイントにおける応力の相対分散にアクセスすることができる。したがって、測定は、差分のままであり、歪みの絶対値を得ることはできない。
【0088】
この手法の利点は、当然のことながら、一対の格子を犠牲にする必要がないことである。この手法は、多数のセンサを一緒に使用する場合の最大の可能性を示しており、全体的測定に対しての絶対的参照値をもたらすような電気ゲージを1つのセンサの近くに配置することによって、多数のセンサは、複数の歪みを正確にマップ付けすることができる。
【0089】
互いに十分に近接して配置された2対のセンサからの信号の比は、さらに、ファイバ内部における損失係数(ρ)の擾乱を、除去することができる。これは、光スイッチを備えた構成が考慮されている場合でさえも、成立する。
【0090】
第4の手法は、光源を標準化することである。
【0091】
損失項の存在が、システムの動作に関して本当に許容し得ないものである場合には、付加的な標準化チャネルを、システムに対して付加することができる。
【0092】
これは、センサどうしの間のファイバリンクが保護されていないような用途に関するものである(これは、例えば美術品といったような非常に大きな構造物を観測するような場合や、複合材料内に複数のセンサを配置する場合、である)。
【0093】
この標準化は、図4に概略的に図示されている。追加のカプラ(28)が、光源(6)の出力部分に配置されている。このカプラ(28)の一方のチャネルは、サーキュレータ(8)のチャネル(I) に対して接続されており、光源(6)から放出された光のうちの部分(1−ν)を、サーキュレータ(8)のチャネル(I) に対して送出するものとされている。このカプラ(28)の他方のチャネルは、光源(6)から放出された光の残部(ν)を、追加のスペクトル分離デバイス(30)に対して送出する。
【0094】
デバイス(30)は、デバイス(12,18)と同じものであって、このデバイス(30)の3つの光検出器によって供給された各パワーは、s1,s2,s3と記述されている。これらパワー(s1,s2,s3)は、また、処理手段(24)に対して送出されることに、注意されたい。これにより、標準化が行われる。
【0095】
例えば、信号(s1)は、以下のようにして(光源が、積分範囲(Dλ)にわたって一定のパワーS(λ1)を有していることが仮定されている)、得られる。
【0096】
【数12】
【0097】
これにより、以下の式が得られる。
【0098】
【数13】
【0099】
したがって、光源(6)の擾乱に対しての依存性の場合と同様に、ファイバ損失に対する依存性を除去し得ることがわかる。測定は、先の項Γ(δλ)に関して行われる。
【0100】
先の等式においては、積分範囲(Dλ)は、ブラッグ格子のバンド幅が現れることのためにシステムの事前的特性づけによって正確に既知でなければならないような比に関連している。
【0101】
この手法は、センサシステムの完全に標準化された特性づけを可能とする。他方、スペクトル分離デバイスの積分範囲にわたって光源が安定していることを必要としている。
【0102】
次に、関数Γ(δλ)に関して考察する。この関数は、『準規格化された』自動相関関数と見なすことができる。測定の目的のためには、理想的には、その関数は、例えば次のような、規格化された線形応用例の形態として表現される。
【0103】
【数14】
【0104】
これは、実効的には、格子のスペクトルレスポンスが『ゲート』関数の形状を有しているような場合である。
【0105】
図5および図6は、使用しているブラッグ格子に依存した自動相関関数の例を示している。以下の状況が想定されている。
−一様な格子(I) :L=6mm;Δn=8×10−4。
−ガウシアンによって重なり制御された格子(II):L=6nm;G=2;p=2;Δn=8×10−4。
−スーパーガウシアンによって重なり制御された格子(III) :L=6nm;G=4;p=1.5;Δn=8×10−4。
【0106】
重なり制御(アポダイゼーション)は、以下の関数から計算された。
【0107】
【数15】
【0108】
これら3つのタイプの格子反射係数(R)が、図5にプロットされている。ガウシアンによる重なり制御が、ゲート関数に対しての強い類似性を示していることが、注目に値する。一様な格子の場合には、非常に大きな二次ローブの存在が、また、注目に値する。
【0109】
これら曲線が、中心波長からのシフト(Δλ)に対してプロットされていることに、注意されたい。
【0110】
図6は、1nmという最大相対スペクトルシフト(δλmax)を勘案した場合の、自動相関関数のモデル化の結果を示している。センサを形成する2つの格子は、良好な測定ダイナミックレンジをもたらし得るようにしてパッケージングされていることが、仮定されている。この例においては、それら格子は、互いに13.2°だけ傾斜されている。これに関しては、後述する。
【0111】
最大のダイナミックレンジをもたらすとともに直線に最も近似している曲線が、スーパーガウシアンによって重なり制御された場合に対応したものであることは、注目に値する。これに対し、一様なブラッグ格子の場合には、ダイナミックレンジが小さく、擾乱が大きい。したがって、システム内において使用される格子に対して付与すべき重なり制御を、注意深く選択することが必要である。
【0112】
本発明の主題をなす測定システムの構成の大部分は、同一センサをなすブラッグ格子対からの各レスポンスにおいて差を得るための手段に関するものである。まず最初に、この相対シフトの原理について、詳細に説明する。
【0113】
上述したように、ブラッグ格子のスペクトルレスポンスは、入射光信号に対しての、狭幅バンド(約100pmというバンド幅を有している)からなる反射である。このバンドは、ブラッグ波長と称されるようなレスポンス波長(λB)を中心としている。ブラッグ波長(λB)は、 λB=2×neff×Λ によって与えられる。ここで、Λは、格子の周期であり、neffは、格子が形成されているファイバ内を伝搬するモードの実効屈折率である。
【0114】
格子の近傍における物理量が変化する場合には、パラメータ(Λ,neff)が変化し、ブラッグ波長のシフト(ΔλB)が引き起こされる。このシフトの測定が、ブラッグ格子測定の基本原理である。
【0115】
スペクトルシフトを、長手方向応力(εZ)や温度(ΔT)や圧力(ΔP)といったような物理量に対して関連づける式は、以下のようなものである。
【0116】
【数16】
【0117】
ここで、pe=nc 2[p12−ν(p11+p12)]/2 であって、
−ncは、ファイバのコアの光学的屈折率であり、
−p11およびp12は、弾性光学的係数であり、
−νは、ポアッソン比であり(ν=0.17)、
−αは、熱膨張係数であり(α=0.45×10−6K−1)、
−ζは、熱光学的係数であり、
−Eは、ヤング率である(E=7×1010N/m2)。
【0118】
ここで使用した方法は、対象をなす物理量の変動範囲が事前に既知であることを仮定している。応力の場合を例にとって説明する。
【0119】
図2に示すように、最大の歪みが起こった場合には、2つの格子は、スペクトルバンド幅(数百pm)において離間する必要がある。
【0120】
10nmという合計シフト量の場合に、センサをなす2つの格子の伸びに応答した意図した変化、および、500pmという最終的差分シフトが、図7に示されている。応力(εZ)をx軸として、および、シフト量(ΔλB)をy軸として、図示がなされている。曲線(I ,II)は、センサをなす2つの格子のそれぞれに対応している。
【0121】
したがって、単一のセンサを形成している2つの格子のパッケージングは、主に、
−使用している格子のスペクトルバンド幅と、
−所望測定範囲(例えば、εmax,ΔTmax,あるいは,ΔPmax)と、
に依存する。
【0122】
以下においては、2つのブラッグ格子のための特別のパッケージングを使用したような、すなわち、それら格子の波長シフトという物理的特性において利点を有するような、様々な手段を提供する。
【0123】
第1の手段においては、図8に示すように、2つのブラッグ格子を角度的にシフトさせる。
【0124】
図8の例においては、センサ(C1)の2つのブラッグ格子(B11,B12)は、それぞれ対応するファイバ(2,4)のコア内に形成されている。この例においては、各ファイバのうちの、格子が形成されている部分は、変形可能支持体(32)に対して堅固に固定されている。
【0125】
この支持体上においては、直交座標系(0,ベクトルi,ベクトルj)が規定されている。
【0126】
ベクトルiに沿った変形(F)について考察する。格子支持体に対する歪みテンソルは、次のように書き表すことができる。
【0127】
【数17】
【0128】
格子(B11)は、ベクトルiに対して平行である。したがって、格子(B11)は、歪みの軸に対して同一直線的である。よって、ε1=εiである。
【0129】
格子(B12)は、格子(B11)に対して角度(θ)を形成している。したがって、この格子(B12)は、ベクトル(cosθ,sinθ)に対して同一直線的である。よって、格子(B12)に対して印加される歪みは、次式によって与えられる。
【0130】
【数18】
【0131】
この式により、ε2=ε1×[cos2θ − sin2θ]を得る。
【0132】
したがって、2つの格子(B11,B12)に関する波長シフトの値は、それぞれ、
ΔλB1=(1−pe)×λB×ε1
ΔλB2=(1−pe)×λB×ε1×[cos2θ − νsin2θ]
となる。
【0133】
これにより、2つの格子の差分シフトに関する表式は、次のようになる。
δΔλB=(1−pe)×λB×ε1×sin2θ×(1+ν)
【0134】
εmaxを歪みの最大値とし、かつ、Δλrを格子のスペクトルバンド幅としたときには、角度(θ)の値は、次のように求めることができる。
【0135】
【数19】
【0136】
例示するならば、(1−pe)=0.78,λB=1550nm,ν=0.17である。
【0137】
εmax=0.01かつΔλr=500pmに対しては、θ=0.19ラジアン=10°が得られる。
【0138】
この構成においては、温度が方向性を有していないことにより、センサが、温度に対して非感応性であることが、注目に値する。2つの格子のスペクトルは、温度変動に対しては、スペクトル領域において互いに平行にシフトするだけであって、相対的にはシフトしない。熱の影響による伸びの変化だけが測定される。
【0139】
第2の手段においては、固体の歪みとその固体の横断面積とを関係づける等式を外挿する。
【0140】
力(F)を受けているとともに横断面積(S)の固体は、フックの法則により、Eをその固体のヤング率としたときに、次式のような伸び(ε)を受ける。
【0141】
【数20】
【0142】
この第2手段においては、図9Aおよび図9Bに示すように、2つの格子(B11,B12)を、例えばポリマー製の支持体といったような支持体(34)内にパッケージングする。これら格子は、支持体の横断面積の変化によって、差が付与されている。
【0143】
より詳細には、支持体(34)は、2つの部分(36,38)を備えている。それら部分は、それぞれの横断面積(S1,S2)において互いに相違しており、それぞれ対応する格子(B11,B12)を収容している。両格子は、互いに平行とされ、歪み(F)は、これら格子に対して平行に発生する。図9Aの場合には(あるいは、図9Bの場合には)、部分(38)の方が、部分(36)と比較して、高さが大きい(あるいは、幅が広い)。
【0144】
この手法は、図1におけるセンサ(C2,C3)に関しても同様に適用される。
【0145】
各支持体は、測定対象をなす歪みを有した構造体(図示せず)上に配置され、両端部において構造体上に固定される。図9Aおよび図9Bに示すように、歪み(F)は、各格子に対して互いに異なる2つの歪みをもたらすような力を生成する。各部分(36,38)の長さをそれぞれL1およびL2とするとともに、支持体(34)の全体長さをLとすると、支持体(34)の2つの部分に対しての、構造体の伸びに関する式は、以下のようになる。
【0146】
【数21】
【0147】
ここで、α=L1/Lとすれば、次式が得られる。
【0148】
【数22】
【0149】
例示するならば、(1−pe)=0.78,λB=1550nm,α=0.5である。
【0150】
εmax=0.01かつΔλr=500pmに対しては、S1/S2=0.96が得られる。
【0151】
例えば図9Aの形状の場合には、支持体(34)の部分(36)(あるいは、部分(38))は、1mm×5mmという寸法(あるいは、1.04mm×5mmという寸法)とすることができる。
【0152】
この構成においても、また、歪みだけが考慮されている。したがって、温度変化は、構造体の歪みを生成する場合にのみ、信号に影響をもたらす。しかしながら、このことは、歪みゲージが、測定対象をなす歪みの起源を区別しないことにより、極めて正常である。歪みは、熱的−機械的起源のものとすることができる。
【0153】
第3の手段においては、2つのファイバ(2,4)を別々にパッケージングし、これにより、外部物理量に対してわずかに相違するようにして応答させる。
【0154】
単純な例においては、図10に示すように、2つのファイバのうちの一方のファイバに関して、内部に格子を収容している部分の周囲に、材料層を成膜する。図10においては、光ファイバ(2)のうちの、格子(B11)が光学的に書込形成されている部分が、材料層(40)によって被覆されている。
【0155】
ファイバ(2)(あるいは、ファイバ(4))に関して、例えば格子(B11)(あるいは、格子(B12))といったようなブラッグ格子が光学的に書込形成されているコア(3)(あるいは、コア(5))が、図10に示されている。
【0156】
温度センサの場合には、一方の格子に関する膨張効果を増強するような金属コーティングを使用することができる。構造体内に埋設されたセンサの場合には、構造体の性質とは異なる性質を有した材料を使用することができる。よって、ヤング率がより小さな材料を使用した場合には、2つの格子のうちの一方の格子が受ける歪みを低減することができ、したがって、歪みに対するスペクトルレスポンスに差をもたらすことができる。
【0157】
第4の手段においては、ブラッグ格子の書込形成に関して互いに相違する構成を有した2つのファイバを使用する。その場合、ファイバの熱光学的係数および弾性光学的係数に、差が付与される。この手段は、何らの特別のパッケージングを必要とすることなく、構造体内に複数のセンサを組み込み得るという利点を有している。
【0158】
例示するならば、光ファイバ(2,4)を使用する場合に、これらファイバの各コアが、互いに相違する態様でドーピングされる。あるいは、それらファイバの各コアが、互いに相違する直径を有したものとされる。
【0159】
第5の手段においては、マルチコア光ファイバを使用する。すなわち、各々が単一のコアを有した複数の光ファイバを使用することに代えて、複数のコアを有した単一の光ファイバを使用する。この場合、複数のブラッグ格子が、マルチコアファイバの複数のコア内に書込形成され、それぞれ対応するブラッグ格子どうしが外部パラメータに対して互いに相違する応答性を有しているようにして、各コアが形成される。
【0160】
デュアルコアファイバ(42)という例が、図11に概略的に図示されている。このファイバ(42)は、ファイバ(2,4)の各コアに対応した2つのコア(44,46)を収容している。1つの利点は、2つのファイバを使用することに代えて、単一のファイバを使用することである。
【0161】
図11の場合には、ブラッグ格子(B11,B21,B31)(あるいは、B12,B22,B32)が、ファイバ(42)のコア(44)(あるいは、46)内に光学的に書込形成され、これにより、センサ(C1,C2,C3)が形成される(図11においては、格子(B11,B12)だけが図示されている)。例示するならば、2つのコア(44,46)は、ドーピング特性が互いに異なるもの、あるいは、直径が互いに異なるもの、とされる。
【0162】
次に、本発明によるシステムの様々なセンサにおけるスペクトル分離のための様々な手段について説明する。
【0163】
図2は、対象をなす測定範囲に関して、格子からの反射信号が、すなわち、2つの格子の『交差』が、幅(Dλ)というバンド上にわたって、スペクトル的に移動する様子を示している。したがって、パワーレベル(vi,wi(1≦i≦3))を供給する図1の各検出器は、隣接センサからの信号を排除して、このバンド上におけるパワー変化を測定しなければならない。
【0164】
この意味において、システムの2つの出力チャネルに関し、スペクトル分離が必要とされる。
【0165】
このスペクトル分離に関する構成は、本発明の主題をなすシステムにおける1つのキーポイントである。分離デバイスに対して要求されている性能が低いことのために、単純であって安価でありさらに低容積型の検出器を使用することができる。
【0166】
このデバイスは、実際、図12に示すように、Dλよりも大きな距離にわたって互いに離間しているようなかなり狭幅の(約10nmというDλ)スペクトルバンドどうしを分離しなければならない。図12の例は、3つのセンサの場合に関連していることにより、これらバンドの中心波長は、λi(1≦i≦3)として記述されている。
【0167】
以下、スペクトル分離デバイスのいくつかの例を例示する。
【0168】
このデバイスは、角度的に分散させる分散部材を備えることができる。
【0169】
図13の例においては、この分散部材は、プリズム(48)とされている。図13は、図1の3つのセンサ(C1,C2,C3)に関連するものであり、サーキュレータ(8)およびカプラ(10)を経由した後に、図1のファイバ(2)に由来する関するものである。光ファイバ(50)が、カプラ(10)とスペクトル分離デバイス(12)とを接続している。
【0170】
ファイバ(50)は、まず最初に、コリメータ(52)に対して接続されており、これにより、スペクトル分離デバイス(12)の入力部分に対して、平行な光ビーム(53)を供給し得るようになっている。
【0171】
このビームは、プリズム(48)上に入射し、3つの波長(λ1,λ2,λ3)を角度的に分離する。図13における複数の光検出器(141,142,143)は、光検出器アセンブリを形成する。この例においては、光検出器アセンブリは、3つのCCD検出器からなる直線状アレイ(14)とされていて、3つの波長へと分散した各パワーを収集することができる。これにより、信号(vi)(1≦i≦3)が得られる。共鳴波長が相違することにより、各ビームは、直線状アレイをなす各部材の検出表面内においてシフトする。
【0172】
同じデバイスを、図1のカプラ(10)の他の出力チャネルに対して、使用することができる。
【0173】
変形例においては、図1のデバイス(12,18)は、同一のプリズム(48)を共有することができる。
【0174】
また、プリズムに代えて、回折格子を使用することができる。原理は、同じままである。すなわち、平行化された光信号が形成されて、その後、回折格子によって回折され、CCDリニアアレイによって測定される。
【0175】
一体型スペクトル分離デバイス(12)の他の例が、図12に概略的に図示されている。このデバイスにおいては、光分離器(54)と、干渉フィルタ(561,562,563)と、を使用している。
【0176】
約10nmというスペクトルバンド幅を有したバンドパス型干渉フィルタ、あるいは、先鋭な降下エッジを有したローパスフィルタが、実際に市販されている。
【0177】
図14に示すように、ファイバ(50)は、光分離器(54)の入力部分に配置されている。したがって、信号は、3つのチャネルにわたって分配される。干渉フィルタ(561,562,563)は、それぞれ対応するチャネルの端部に配置されている。各干渉フィルタの後方側には、それぞれ対応する光検出器(141,142,143)が配置されている。フィルタ(561,562,563)が、間隔(Dλ)を通過させるバンドパスフィルタである場合には、所望信号(vi)を、直接的に回収することができる。ローパスフィルタ(あるいは、ハイパスフィルタ)が使用されている場合には、正確な測定を行うためには、異なるチャネル間にわたっての引き算を行う必要がある。
【0178】
図1のデバイス(18)および図4のデバイス(30)は、デバイス(12)と同様にして製造することができる。
【0179】
本発明においては、多重化し得るセンサの数は、多くのパラメータに依存する。しかしながら、理論的には、限定されるものではない。これらパラメータは、特に、
−関連する光源のスペクトルバンド幅や、
−測定すべき物理量の変動に対応した格子のスペクトル変動範囲(Dλ)や、
−スペクトル分離デバイスの性能、
である。
【0180】
市販されてる光源のスペクトルバンド幅は、40nm〜80nmである。さらに、格子が共鳴的に受領し得る歪みの限界は、典型的には、10nmという合計スペクトルシフトに対応する。したがって、1ラインあたりに8個のセンサを設けることが、大きさの面から合理的であると考えられる。この値は、測定対象をなす物理量のタイプに応じて、増加させることができる。
【0181】
市販の光検出器の性能が与えられれば、本発明の主題をなすシステムは、数MHzという、あるいは、それ以上という、大きな取得周波数を有することができる。
【0182】
上述した特性以外にも、本発明の主題をなすシステムは、以下のような様々な利点を有している。
−パッケージング態様に依存して、各センサは、温度に対して非感受性のものとして形成することができる。
−チャネルどうしのスペクトル分離に要求される性能が低いことにより、アセンブリをコンパクトなものとして安価なシステムを得ることができる。
−2×2の光学的スイッチを追加することによって、システムを、実質的に、ファイバ内において発生し得るポイント故障に対して独立なものとすることができる。
−本発明によるシステムは、2つのファイバからなるアセンブリのいずれの端部からでも独立にアクセスすることができる。これにより、ファイバ故障の場合でも測定を継続することができる。
【0183】
本発明は、
−サーキュレータもスペクトル分離手段も使用することがなく、ただ1つの光学的センサとしての利点しか有していないような、最も一般的な態様と、
−少なくとも2つの光学的センサを使用する特別の態様と、
の間にわたるものとすることができる。
【0184】
後者の場合、広帯域光源とスペクトル分離デバイスとを使用する必要がある。しかしながら、サーキュレータの使用は、好ましいものではあるけれども、必須ではない。
【0185】
例示するならば、共鳴波長(λ1,λ2,…,λn)を有したn個の光学的センサ(C1,C2,…,Cn)(nは、2以上)と、少なくともλ1〜λnにわたる範囲の波長バンドの光を放出する光源と、パワーレベル(v1,v2,…,vn)を測定するn個の光検出器と、パワーレベル(w1,w2,…,wn)を測定するさらなるn個の光検出器と、それら光検出器上においてn個のセンサを通過するように光を分散させ得るスペクトル分離手段と、が使用される。例えば、n=3とされている図1を参照することができる。
【0186】
さらに、図13の例においては、この例において使用されているプリズムは、複数のスペクトル分析デバイスにおいて共有することができる。
【0187】
例えば、特定の実施形態においては、図1におけるデバイス(12,18)(あるいは、図4におけるデバイス(12,18,30))は、同じプリズムを共有することができる。あるいは、より一般的には、同じスペクトル分離部材を共有することができる。その場合、検出は、1次元のリニアアレイをなす複数の光検出器によってではなく、2次元マトリクスをなす複数の光検出器によって、行われる。よって、図13は、少なくとも2つのファイバ(50)と、同一のプリズム(48)に対向した少なくとも2つのコリメータ(52)と、からなるスタックを示している平面図と見なすことができる。その場合、アセンブリ(14)は、1つの光ファイバあたりに少なくとも1つの検出部材を有したCCDマトリクスの平面図をなす。
【図面の簡単な説明】
【0188】
【図1】3対をなす差分ブラッグ格子を使用した本発明による測定システムを概略的に示す図である。
【図2】重なり制御されたブラッグ格子からの2つの反射スペクトルを使用した本発明による測定原理を概略的に示す図である。
【図3】本発明の主題をなすシステムの特別の実施形態を概略的に示す図である。
【図4】本発明の主題をなすシステムの他の特別の実施形態を概略的に示す図である。
【図5】自動相関関数をモデル化するために使用された3つのタイプのブラッグ格子に関し、中心波長に対してのシフトの関数としてスペクトル反射係数の変化を示すグラフである。
【図6】一様なブラッグ格子の場合と、ガウシアンによって重なり制御した格子の場合と、スーパーガウシアンによって重なり制御した格子の場合と、に関し、自動相関関数のモデル化を概略的に示すグラフである。
【図7】応力に対しての、センサを形成する2つのブラッグ格子によって形成された各レスポンスの変動例を概略的に示すグラフである。
【図8】歪みの軸に対して互いに異なる角度をなしている2つのブラッグ格子を備えた歪みセンサを概略的に示す図である。
【図9A】横断面積が互いに相違するような2つの部分を有した支持体の中に配置された2つのブラッグ格子を備えた歪みセンサを概略的に示す図である。
【図9B】横断面積が互いに相違するような2つの部分を有した支持体の中に配置された2つのブラッグ格子を備えた歪みセンサを概略的に示す図である。
【図10】本発明によるシステムをなすセンサに関し、2つのブラッグ格子の間における互いに相違したパッケージングの一例を概略的に示す図である。
【図11】本発明において使用可能であるような複数コア光ファイバを概略的に示す図である。
【図12】3つのセンサを使用する場合に関し、バンド幅(Dλ)上においてのスペクトル分離の原理を概略的に示す図である。
【図13】3つのセンサを使用した本発明によるシステムにおいて使用可能なプリズムを備えているような、スペクトル分離デバイスの一例を概略的に示す図である。
【図14】3つのセンサを使用した本発明によるシステムにおいて使用可能な光分離器と干渉フィルタとを備えているような、スペクトル分離デバイスの一例を概略的に示す図である。
【符号の説明】
【0189】
2 光ファイバ
3 コア(光学的導波路)
4 光ファイバ
5 コア(光学的導波路)
6 光源
8 サーキュレータ
10 第1光カプラ
12 スペクトル分離デバイス
141 光検出器
142 光検出器
143 光検出器
18 スペクトル分離デバイス
26 2×2のスイッチ
28 第2光カプラ
30 スペクトル分離デバイス
34 支持体
36 部分
38 部分
42 マルチコア光ファイバ
44 コア(光学的導波路)
46 コア(光学的導波路)
48 プリズム(分散部材)
54 光分離器
561 干渉フィルタ
562 干渉フィルタ
563 干渉フィルタ
B11 ブラッグ格子
B12 ブラッグ格子
B21 ブラッグ格子
B22 ブラッグ格子
B31 ブラッグ格子
B32 ブラッグ格子
C1 光学的センサ
C2 光学的センサ
C3 光学的センサ
Claims (18)
- 少なくとも1つの光学的センサ(C1,C2,C3)を具備していて、少なくとも1つのパラメータを測定するためのシステムであって、
前記各センサが、2つのブラッグ格子を備え、
これらブラッグ格子(B11,B12;B21,B22;B31,B32)が、測定対象をなす1つまたは複数のパラメータに依存した相対的スペクトルシフトをこれらブラッグ格子のそれぞれのスペクトルが示すように調節された感度を備え、
前記ブラッグ格子が、2つの光学的導波路(3,5;44,46)のそれぞれ内に書込形成され、
このようなシステムが、さらに、
−前記2つの光学的導波路に対して光を供給する光源(6)と、
−同じセンサ内の2つのブラッグ格子を光が順次的に通過することを可能とする手段と、
−一方においては、前記2つの光学的導波路の一方だけを通過した光(R1)のパワーレベルを測定し、他方においては、前記2つの光学的導波路の双方を順次的に通過した光(R'1)のパワーレベルを測定する、複数の光検出器と、
−それらパワーレベルを処理するとともに、測定したパラメータの値を供給する手段と、
を具備していることを特徴とするシステム。 - 請求項1記載のシステムにおいて、
前記光学的導波路(3,5)が、各々が単一のコアを有している複数の光ファイバ(2,4)の各コアであることを特徴とするシステム。 - 請求項1記載のシステムにおいて、
前記光学的導波路が、マルチコア光ファイバ(42)の複数のコア(44,46)であることを特徴とするシステム。 - 請求項1〜3のいずれか1項に記載のシステムにおいて、
さらに、前記光源(6)と前記2つの光学的導波路とを接続するサーキュレータ(8)を具備していることを特徴とするシステム。 - 請求項1〜4のいずれか1項に記載のシステムにおいて、
前記システム内における前記光学的センサの数(N)が、2以上とされ、
前記システムの前記光源が、前記複数の光学的センサのそれぞれの共鳴波長のうちの最小波長から最大波長までにわたる範囲よりも以上の波長バンドの光を放出することができ、
前記システムが、N個の第1光検出器上を光が通過するようにしておよびN個の第2光検出器上を光が通過するようにして、前記N個の光学的センサに対して光を分散させ得るスペクトル分離手段を備え、
前記N個の第1光検出器が、前記2つの光学的導波路の一方だけを通過しかつそれぞれ対応する波長を有したN個の第1光の各パワーレベルを測定することができ、
前記N個の第2光検出器が、前記2つの光学的導波路の双方を順次的に通過しかつそれぞれ対応する波長を有したN個の第2光の各パワーレベルを測定することができることを特徴とするシステム。 - 請求項5記載のシステムにおいて、さらに、
前記光源(6)と前記2つの光学的導波路とを接続するサーキュレータと、
第1光カプラ(10)と、
第1および第2のスペクトル分離デバイス(12,18)と、
を具備し、
前記第1光カプラが、前記サーキュレータ(8)と、前記2つの光学的導波路のうちの一方と、の間に接続され、
これにより、前記2つのブラッグ格子のうちの一方によって反射された信号と、前記2つのブラッグ格子の双方によって反射された信号とを、前記第1および第2のスペクトル分離デバイスの各々によって解析し得るものとされていることを特徴とするシステム。 - 請求項6記載のシステムにおいて、
さらに、2×2のスイッチ(26)を具備し、
このスイッチが、一方サイドにおいては、前記第1光カプラ(10)に対しておよび前記サーキュレータ(8)に対して接続され、他方サイドにおいては、前記2つの光学的導波路に対して接続されていることを特徴とするシステム。 - 請求項6または7記載のシステムにおいて、
さらに、第2光カプラ(28)と、第3スペクトル分離デバイス(30)と、を具備し、
この第3スペクトル分離デバイスが、前記第2光カプラを介して前記光源に対して接続され、前記光源から放出された光を解析することができることを特徴とするシステム。 - 請求項1〜8のいずれか1項に記載のシステムにおいて、
前記ブラッグ格子(B11,B12;B21,B22;B31,B32)が、重なり制御されることを特徴とするシステム。 - 請求項1〜8のいずれか1項に記載のシステムにおいて、
前記パラメータが、歪みとされ、
前記2つのブラッグ格子のそれぞれの長手方向軸が、前記歪みの軸に対して互いに異なる角度を形成していることを特徴とするシステム。 - 請求項1〜8のいずれか1項に記載のシステムにおいて、
前記パラメータが、歪みとされ、
前記システムが、さらに、2つの部分(36,38)を有した支持体(34)を具備し、
前記2つの部分(36,38)のそれぞれの横断面積が、互いに異なるものとされ、
前記2つのブラッグ格子の一方が、それら2つの部分の一方の中に配置され、かつ、前記2つのブラッグ格子の他方が、それら2つの部分の他方の中に配置されていることを特徴とするシステム。 - 請求項1に記載のまたは請求項3〜8のいずれか1項に記載のシステムにおいて、
前記2つのブラッグ格子が、デュアルコア光ファイバの2つのコア(44,46)の各々内に形成され、
前記2つのコアが、それぞれの中に形成されているブラッグ格子に対して互いに異なる測定感度を付与し得るよう、互いに相違するものとされていることを特徴とするシステム。 - 請求項12記載のシステムにおいて、
前記2つのコア(44,46)が、ドーピング態様において互いに相違していることを特徴とするシステム。 - 請求項12記載のシステムにおいて、
前記2つのコア(44,46)が、直径において互いに相違していることを特徴とするシステム。 - 請求項1〜8のいずれか1項に記載のシステムにおいて、
前記2つのブラッグ格子が、測定対象をなす各パラメータに対しての感度を調節し得るよう、互いに異なるシースを有していることを特徴とするシステム。 - 請求項5〜8のいずれか1項に記載のシステムにおいて、
前記各スペクトル分離デバイス(12,18,30)が、例えば回折格子やプリズムといったような分散部材(48)と、マトリクスを形成し得る複数の光検出器(141,142,143)と、を有していることを特徴とするシステム。 - 請求項5〜8のいずれか1項に記載のシステムにおいて、
前記各スペクトル分離デバイス(12,18,30)が、光分離器(54)と、この光分離器に関連づけられた複数の干渉フィルタ(561,562,563)および複数の光検出器(141,142,143)と、を有していることを特徴とするシステム。 - 請求項16記載のシステムにおいて、
前記分散部材が、単一とされて、複数の前記スペクトル分離デバイスに対して共有され、
前記複数の光検出器が、同じ光検出器マトリクスからなる複数の列とされていることを特徴とするシステム。
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