JP2005003594A - Reflection wavelength measuring method and physical quantity measuring method for optical fiber grating - Google Patents

Reflection wavelength measuring method and physical quantity measuring method for optical fiber grating Download PDF

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JP2005003594A JP2003169258A JP2003169258A JP2005003594A JP 2005003594 A JP2005003594 A JP 2005003594A JP 2003169258 A JP2003169258 A JP 2003169258A JP 2003169258 A JP2003169258 A JP 2003169258A JP 2005003594 A JP2005003594 A JP 2005003594A
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light
optical fiber
light source
physical quantity
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Wataru Onuki
渉 大貫
Tatsuya Kumagai
達也 熊谷
Hiroyuki Kusuyama
裕幸 樟山
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a reflection wavelength measuring method for optical fiber grating which is capable of quick response and economical, and to provide a physical quantity measuring method. <P>SOLUTION: The measuring method utilizes the relation between the light output and the wavelength i.e. a light output to wavelength characteristics of the part where the light output varies in the spectrum distribution of LED 31 as a light source, where the normal economical LED (or super luminescent diode) 31 is usable, instead of an expensive broad band light source 11 and a spectrum analyzer 12. For a photoreceptor an economical photodiode (or a phototransistor) 33 can be used. Consequently, the quick response can be expected, and the measurement time for reflection wavelength can be shortened. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ファイバグレーティングの反射波長測定方法及び物理量測定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１０は波長可変光源を用いた測定系を示す従来例である。
【０００３】
この測定系１は、波長可変光源２と、波長可変光源２にポートＰａが接続され、ポートＰａからポートＰｂ、ポートＰｂからポートＰｃ、ポートＰｃからポートＰａへ光を入出力する順方向特性を有する３端子光サーキュレータ３と、３端子光サーキュレータ３のポートＰｃに接続された受光器４と、３端子光サーキュレータ３のポートＰｂに光ファイバ５を介して接続された光ファイバブラッググレーティング（以下「ＦＢＧ」という。）６とで構成されている。
【０００４】
波長可変光源２から発した光は、３端子光サーキュレータ３のポートＰａに入射されてポートＰｂから光ファイバ５に入射される。光ファイバ５に入射した光はＦＢＧ６で反射されて３端子光サーキュレータ３のポートＰｂに入射して分岐され、ポートＰｃから受光器４に入射する。受光器４で光出力の値が測定される。
【０００５】
ここで、ＦＢＧ６は、特定の波長の光のみ反射するので、波長可変光源２の波長を変化させながら受光器４からの光出力を測定し、光源波長と光出力との関係を測定すると、ＦＢＧ反射波長においてピーク値が得られる。
【０００６】
このことから、ＦＢＧ６の反射光波長を特定し、その反射光波長の変化からＦＢＧ６に印加された歪みや温度変化を測定することができる。
【０００７】
図１１は広帯域光源とスペクトルアナライザとを用いた測定系を示す従来例である。図１２は図１１に示した測定系に用いられる広帯域光源のスペクトル分布を示す図であり、横軸が光源波長を示し、縦軸が光出力を示す。
【０００８】
図１１に示す測定系１０は、広帯域光源１１と、広帯域光源１１にポートＰａが接続された３端子光サーキュレータ３と、３端子光サーキュレータ３のポートＰｂに光ファイバ５を介して接続されたＦＢＧ６と、３端子光サーキュレータ３のポートＰｃに接続されたスペクトルアナライザ１２とで構成されている。
【０００９】
広帯域光源１１から発した光は、３端子光サーキュレータ３を通過した後ＦＢＧ６で反射され、３端子光サーキュレータ３で分岐されてスペクトルアナライザ１２に導かれる。このスペクトルアナライザ１２でＦＢＧ６の反射光の波長を測定する。測定した反射光の波長変化よりＦＢＧ６に印加された歪みや温度変化を測定する。
【００１０】
図１３は広帯域光源と光カプラとを用いた測定系を示す従来例である。
【００１１】
この測定系２０は、広帯域光源１１と、一方（図では上側）の分岐側の端子が広帯域光源１１に接続された２×１光カプラ２１と、２×１光カプラ２１の合波側の端子に光ファイバ５を介して接続されたＦＢＧ６と、２×１光カプラ２１の他方（この場合下側）の分岐側の端子に接続された受光器４とで構成されている。
【００１２】
広帯域光源１１から発した光は、２×１光カプラ２１を通過した後ＦＢＧ６で反射され、２×１光カプラ２１で分岐されて受光器４に導かれる。受光器４で光出力の値を測定する。
【００１３】
図１４は図１３に示す測定系の挿入波長と分岐光量との関係を示す図であり、横軸は反射光の波長を示し、縦軸は分岐光量を示す。
【００１４】
ここで、２×１光カプラ２１は、図１３に示す測定系２０の波長と分岐光量との関係を有し、挿入される波長変化により分岐される光の光量、すなわち光出力が変化するようになっている。
【００１５】
したがって、ＦＢＧ６からの反射光の波長の変化により分岐される光の光出力が変化し、その変化量を受光器４で測定することにより反射波長が特定できる。測定により得られた反射光の波長を換算することによりＦＢＧ６に印加された歪や温度変化が算出される。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図１０〜図１４に示した従来例は、以下のような問題がある。
【００１７】
（１）波長可変光源２を用いた測定系
高価な波長可変光源２が必要であり、波長掃引に時間がかかるため測定時間が長い。
【００１８】
（２）広帯域光源１１及びスペクトルアナライザ１２を用いた測定系
高価な広帯域光源１１やスペクトルアナライザ１２が必要であり、スペクトルアナライザでの波長測定には時間がかかる。
【００１９】
（３）光カプラの分岐比波長特性を用いた測定系
高価な広帯域光源１１が必要であり、光カプラの温度特性に影響される。
【００２０】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、安価で高速応答が可能な光ファイバグレーティングの反射波長測定方法及び物理量測定方法を提供することにある。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１に記載の発明は、光源からの光を光ファイバブラッググレーティングに入射して受光器で得られた反射光の波長を測定する光ファイバグレーティングの反射波長測定方法において、光源からの光のスペクトル分布のうち光出力が変化する部分の光出力と波長との間の光出力波長特性を予め求めておき、光ファイバブラッググレーティングからの反射光の波長を光出力波長特性を用いて求めるものである。
【００２２】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の構成に加え、光源に発光ダイオード若しくはスーパールミセントダイオードを用いて略山形のスペクトル分布の光を利用するのが好ましい。
【００２３】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の構成に加え、受光器としてフォトダイオード若しくはフォトトランジスタを用いるのが好ましい。
【００２４】
請求項４に記載の発明は、光源からの光を光ファイバブラッググレーティングに入射して受光器で得られた反射光より、光ファイバブラッググレーティングの受けた歪み若しくは温度変化を測定する物理量測定方法において、光源からの光のスペクトル分布のうち光出力が変化する部分の光出力と波長との間の光出力波長特性及び波長と物理量との間の波長物理量特性を予め求めておき、光ファイバブラッググレーティングからの反射光の波長を光出力波長特性及び波長物理量特性を用いて物理量を測定するものである。
【００２５】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の構成に加え、光源に発光ダイオード若しくはスーパールミセントダイオードを用いて略山形のスペクトル分布の光を利用するのが好ましい。
【００２６】
請求項６に記載の発明は、請求項４または５に記載の構成に加え、受光器としてフォトダイオード若しくはフォトトランジスタを用いるのが好ましい。
【００２７】
本発明によれば、光源のスペクトル分布のうち光出力が変化する部分の光出力と波長との関係の光出力波長特性を利用するので、高価な広帯域光源やスペクトルアナライザを用いることなく通常の安価な発光ダイオード若しくはスーパールミセントダイオードを用いることができる。受光器として安価なフォトダイオード若しくはフォトトランジスタを用いることにより、高速応答が可能になり反射波長測定の時間が短縮される。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００２９】
図１は本発明の光ファイバグレーティングの反射波長測定方法を適用した測定装置の一実施の形態を示すブロック図である。図２は図１に示した測定装置に用いられる光源のスペクトル分布を示す図であり、横軸が光源波長を示し、縦軸が光出力を示している。
【００３０】
図１に示す測定装置３０は、図２に示す略山形のスペクトル分布を有する光を出力する光源としての発光ダイオード（若しくはスーパールミセントダイオード、以下「ＳＬＤ」という。）３１と、発光ダイオード３１に入力端が接続された光分岐器３２と、光分岐器３２の入出力端に光ファイバ５を介して接続されたＦＢＧ６と、光分岐器３２の出力端に接続された受光器としてのフォトダイオード（若しくはフォトトランジスタ）３３とで構成されている。
【００３１】
図１に示す測定装置３０は、スペクトル分布のうち立ち上がり部にＦＢＧ６の反射波長の中心値λｎ及び波長変化分λＮ−１、λＮ＋１に含まれる発光ダイオード３１を用いたものである。これら波長成分λｎ、λｎ−１、λｎ＋１に対する光出力はＰｎ、Ｐｎ−１、Ｐｎ＋１となる。
【００３２】
ＦＢＧ６は特定の波長成分を反射することから、反射波長に対応した光出力成分が反射され、図３に示すような特性を得ることができる。
【００３３】
図３は図１に示した測定装置で得られる反射光の波長と反射光量との関係を示す光量波長特性図であり、横軸がＦＢＧ６からの反射光の波長を示し、縦軸が反射光量を示している。
【００３４】
このようにＦＢＧ６からの反射光の光出力変化を測定することにより、ＦＢＧ６の反射波長の測定を実現できる。また、受光器に用いられるフォトダイオード３３等は高速応答が可能な素子であるため、測定の高速化を図ることができる。
【００３５】
ここで、光出力の値は図３に示す特性を有するので、予め歪又は温度変化等の物理量をＦＢＧ６に印加したときの反射波長すなわち、反射光波長出力の値を測定し、図４に示す物理量と反射光量との関係を予め求めておく。その結果、ＦＢＧ６を任意の測定対象に設置したときの反射光量変化をフォトダイオード３３等で測定することにより、測定対象の歪み又は温度変化の測定が可能となる。この場合、本発明の物理量測定方法を適用したことになる。
【００３６】
尚、図４は図１に示した測定装置のＦＢＧが受ける物理量とＦＢＧからの反射光量との関係を示す図であり、横軸が歪又は温度変化を示し、縦軸が反射光量を示している。
【００３７】
図５は本発明の光ファイバグレーティングの反射波長測定方法を適用した測定装置の他の実施の形態を示すブロック図である。
【００３８】
本測定装置４０の特徴は、光分岐器として光カプラ４１を用いた点である。
【００３９】
光カプラ４１には、波長変化に対して分岐の変化がある光カプラか、波長変化に対して分岐比の安定している広帯域のカプラが用いられる。
【００４０】
光カプラ４１に波長特性のあるカプラを用いた場合、波長変化によりスペクトル分布による光出力変化と分岐比の変化における光出力の変化とが足し合わされ、さらに大きな変化が得られる。
【００４１】
光カプラ４１に広帯域のカプラを用いた場合、波長変化による光出力の変動がなくなり、スペクトル分布による光出力の変化だけが測定できる。
【００４２】
いずれのカプラを用いても、予め校正し、図４に示した特性図の歪又は温度変化と反射光量との関係を求めておくことで安定した測定ができる。
【００４３】
図６は本発明の光ファイバグレーティングの反射波長測定方法を適用した測定装置の他の実施の形態を示すブロック図である。
【００４４】
図５に示した測定装置４０との相違点は、光分岐器として３端子サーキュレータ３を用いた点である。
【００４５】
このような測定装置５０においても図５に示した測定装置３０と同様の効果が得られる。
【００４６】
図７は本発明の光ファイバグレーティングの反射波長測定方法を適用した測定装置の他の実施の形態を示すブロック図である。
【００４７】
図６に示した測定装置５０との相違点は、３端子サーキュレータ３の代わりに波長フィルタ６１を用いた点である。
【００４８】
このような測定装置６０においても図６に示した測定装置と同様の効果が得られる。
【００４９】
図８は光源のスペクトル分布のうち、立ち上がり部の波長域λｎ−１、λｎ、λｎ＋１と立ち下がり部の波長域λ’ｎ−１、λ’ｎ、λ’ｎ＋１との２つの波長域を用いる場合についての説明図であり、横軸は光源波長を示し、縦軸は光出力を示している。
【００５０】
これら２つの波長域を用いることにより、光ファイバに接続できるＦＢＧの数量を増加させることができる。
【００５１】
図９は本発明の光ファイバグレーティングの反射波長測定方法を適用した測定装置の他の実施の形態を示すブロック図である。
【００５２】
図７に示した測定装置６０との相違点は、多点を測定できるように複数（図では２箇所であるが、限定されない。）のＦＢＧ６ａ、６ｂを接続した点である。
【００５３】
一つの発光ダイオード３１から発した光は、複数（図では２箇所であるが限定されない。）のＦＢＧ６ａ、６ｂに対応した波長λ１、λ２の光が反射される。反射された光は波長スプリッタ７１で波長λ１、λ２の２つの光に分岐され、２つのフォトダイオード３３ａ、３３ｂにそれぞれ導かれる。フォトダイオード３３ａ、３３ｂの光出力変化を各々測定することで、複数のＦＢＧ６ａ、６ｂそれぞれの波長変化が測定できる。また、ＦＢＧ６ａ、６ｂの波長間隔を適宜選択することで、さらに多くの測定を同時に行うことができる。この場合、光分岐器としてＦＢＧ６ａ、６ｂの中心波長に対応した多チャンネルの波長スプリッタ７１を用いるのが好ましい。
【００５４】
以上において、
（１）安価なＦＢＧ反射波長の測定系が得られる。
（２）高速応答が可能なＦＢＧ反射波長の測定系が得られる。
（３）多点のＦＢＧの反射波長を同時、かつ高速で測定できる測定系が得られる。
【００５５】
【発明の効果】
以上要するに本発明によれば、安価で高速応答が可能な光ファイバグレーティングの反射波長測定方法及び物理量測定方法の提供を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光ファイバグレーティングの反射波長測定方法を適用した測定装置の一実施の形態を示すブロック図である。
【図２】図１に示した測定装置に用いられる光源のスペクトル分布を示す図である。
【図３】図１に示した測定装置で得られる反射光の波長と反射光量との関係を示す光量波長特性図である。
【図４】図１に示した測定装置のＦＢＧが受ける物理量とＦＢＧからの反射光量との関係を示す図である。
【図５】本発明の光ファイバグレーティングの反射波長測定方法を適用した測定装置の他の実施の形態を示すブロック図である。
【図６】本発明の光ファイバグレーティングの反射波長測定方法を適用した測定装置の他の実施の形態を示すブロック図である。
【図７】本発明の光ファイバグレーティングの反射波長測定方法を適用した測定装置の他の実施の形態を示すブロック図である。
【図８】光源のスペクトル分布のうち、立ち上がり部及び立ち下がり部の２つの波長域を用いる場合についての説明図である。
【図９】本発明の光ファイバグレーティングの反射波長測定方法を適用した測定装置の他の実施の形態を示すブロック図である。
【図１０】波長可変光源を用いた測定系を示す従来例である。
【図１１】広帯域光源とスペクトルアナライザとを用いた測定系を示す従来例である。
【図１２】図１１に示した測定系に用いられる広帯域光源のスペクトル分布を示す図である。
【図１３】広帯域光源と光カプラとを用いた測定系を示す従来例である。
【図１４】図１３に示す測定系の挿入波長と分岐光量との関係を示す図である。
【符号の説明】
５ 光ファイバ
６ 光ファイバブラッググレーティング（ＦＢＧ）
３０ 測定装置
３１ 発光ダイオード
３２ 光分岐器
３３ フォトダイオード[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a reflection wavelength measurement method and a physical quantity measurement method for an optical fiber grating.
[0002]
[Prior art]
FIG. 10 is a conventional example showing a measurement system using a wavelength tunable light source.
[0003]
This measurement system 1 has a wavelength tunable light source 2 and a port Pa connected to the wavelength tunable light source 2, and has forward characteristics for inputting and outputting light from the port Pa to the port Pb, from the port Pb to the port Pc, and from the port Pc to the port Pa. A three-terminal optical circulator 3, a light receiver 4 connected to a port Pc of the three-terminal optical circulator 3, and an optical fiber Bragg grating (hereinafter referred to as “the optical fiber 5”) connected to a port Pb of the three-terminal optical circulator 3. FBG ")) 6.
[0004]
Light emitted from the wavelength tunable light source 2 enters the port Pa of the three-terminal optical circulator 3 and enters the optical fiber 5 from the port Pb. The light incident on the optical fiber 5 is reflected by the FBG 6, is incident on the port Pb of the three-terminal optical circulator 3, is branched, and enters the light receiver 4 from the port Pc. The light output value is measured by the light receiver 4.
[0005]
Here, since the FBG 6 reflects only light of a specific wavelength, the light output from the light receiver 4 is measured while changing the wavelength of the wavelength tunable light source 2, and the relationship between the light source wavelength and the light output is measured. A peak value is obtained at the reflection wavelength.
[0006]
From this, the reflected light wavelength of the FBG 6 can be specified, and the strain and temperature change applied to the FBG 6 can be measured from the change in the reflected light wavelength.
[0007]
FIG. 11 is a conventional example showing a measurement system using a broadband light source and a spectrum analyzer. FIG. 12 is a diagram showing the spectral distribution of a broadband light source used in the measurement system shown in FIG. 11, where the horizontal axis indicates the light source wavelength and the vertical axis indicates the light output.
[0008]
11 includes a broadband light source 11, a three-terminal optical circulator 3 having a port Pa connected to the broadband light source 11, and an FBG 6 connected to a port Pb of the three-terminal optical circulator 3 via an optical fiber 5. And a spectrum analyzer 12 connected to the port Pc of the three-terminal optical circulator 3.
[0009]
The light emitted from the broadband light source 11 passes through the three-terminal optical circulator 3, is reflected by the FBG 6, is branched by the three-terminal optical circulator 3, and is guided to the spectrum analyzer 12. The spectrum analyzer 12 measures the wavelength of reflected light from the FBG 6. The strain applied to the FBG 6 and the temperature change are measured from the measured wavelength change of the reflected light.
[0010]
FIG. 13 is a conventional example showing a measurement system using a broadband light source and an optical coupler.
[0011]
The measurement system 20 includes a broadband light source 11, a 2 × 1 optical coupler 21 whose one (upper side in the figure) branch side terminal is connected to the broadband light source 11, and a multiplexing-side terminal of the 2 × 1 optical coupler 21. The FBG 6 is connected to the optical fiber 5 via the optical fiber 5 and the light receiver 4 is connected to the other branching terminal of the 2 × 1 optical coupler 21 (the lower side in this case).
[0012]
The light emitted from the broadband light source 11 passes through the 2 × 1 optical coupler 21, is reflected by the FBG 6, is branched by the 2 × 1 optical coupler 21, and is guided to the light receiver 4. The light output value is measured by the light receiver 4.
[0013]
FIG. 14 is a diagram showing the relationship between the insertion wavelength and the branched light quantity of the measurement system shown in FIG. 13, where the horizontal axis shows the wavelength of the reflected light and the vertical axis shows the branched light quantity.
[0014]
Here, the 2 × 1 optical coupler 21 has a relationship between the wavelength of the measurement system 20 shown in FIG. 13 and the branched light quantity, so that the light quantity of the branched light, that is, the optical output changes according to the wavelength change to be inserted. It has become.
[0015]
Therefore, the optical output of the branched light changes due to the change in the wavelength of the reflected light from the FBG 6, and the reflected wavelength can be specified by measuring the change amount with the light receiver 4. By converting the wavelength of the reflected light obtained by the measurement, the strain and temperature change applied to the FBG 6 are calculated.
[0016]
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional examples shown in FIGS. 10 to 14 have the following problems.
[0017]
(1) Measurement system using the wavelength tunable light source 2 An expensive wavelength tunable light source 2 is required, and the wavelength sweeping takes time, so the measurement time is long.
[0018]
(2) Measurement system using the broadband light source 11 and the spectrum analyzer 12 The expensive broadband light source 11 and spectrum analyzer 12 are necessary, and it takes time to measure the wavelength with the spectrum analyzer.
[0019]
(3) The measurement system using the branching ratio wavelength characteristic of the optical coupler requires an expensive broadband light source 11, which is influenced by the temperature characteristic of the optical coupler.
[0020]
Accordingly, an object of the present invention is to solve the above-described problems and provide a reflection wavelength measurement method and a physical quantity measurement method for an optical fiber grating that is inexpensive and capable of high-speed response.
[0021]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 is a method for measuring a reflection wavelength of an optical fiber grating, wherein light from a light source is incident on an optical fiber Bragg grating and a wavelength of reflected light obtained by a light receiver is measured. , The light output wavelength characteristic between the light output and the wavelength of the portion of the spectrum distribution of the light from the light source where the light output changes is obtained in advance, and the wavelength of the reflected light from the optical fiber Bragg grating is determined as the light output wavelength. It is obtained using characteristics.
[0022]
In addition to the structure described in claim 1, the invention described in claim 2 preferably uses light having a substantially mountain-shaped spectral distribution by using a light emitting diode or a superluminescent diode as a light source.
[0023]
In the invention described in claim 3, in addition to the structure described in claim 1 or 2, it is preferable to use a photodiode or a phototransistor as a light receiver.
[0024]
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a physical quantity measuring method for measuring a strain or a temperature change received by an optical fiber Bragg grating from reflected light obtained by a light receiver when light from a light source is incident on the optical fiber Bragg grating. The optical output wavelength characteristic between the light output and the wavelength of the portion of the spectrum distribution of the light from the light source that changes and the wavelength physical quantity characteristic between the wavelength and the physical quantity are obtained in advance, and an optical fiber Bragg grating is obtained. The physical quantity of the reflected light is measured using the optical output wavelength characteristic and the wavelength physical quantity characteristic.
[0025]
In addition to the structure described in claim 4, the invention described in claim 5 preferably uses light having a substantially mountain-shaped spectral distribution by using a light emitting diode or a superluminescent diode as a light source.
[0026]
In the invention described in claim 6, in addition to the structure described in claim 4 or 5, it is preferable to use a photodiode or a phototransistor as a light receiver.
[0027]
According to the present invention, since the light output wavelength characteristic of the relationship between the light output and the wavelength of the portion where the light output changes in the spectral distribution of the light source is utilized, it is possible to reduce the cost by using an inexpensive broadband light source or spectrum analyzer. A light emitting diode or a superluminescent diode can be used. By using an inexpensive photodiode or phototransistor as a light receiver, a high-speed response is possible and the time for measuring the reflected wavelength is shortened.
[0028]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
[0029]
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a measuring apparatus to which a reflection wavelength measuring method for an optical fiber grating of the present invention is applied. FIG. 2 is a diagram showing a spectral distribution of a light source used in the measuring apparatus shown in FIG. 1, where the horizontal axis indicates the light source wavelength and the vertical axis indicates the light output.
[0030]
A measuring device 30 shown in FIG. 1 includes a light emitting diode (or superluminescent diode, hereinafter referred to as “SLD”) 31 as a light source that outputs light having a substantially mountain-shaped spectral distribution shown in FIG. An optical branching device 32 connected to the input end, an FBG 6 connected to the input / output end of the optical branching device 32 via the optical fiber 5, and a photodiode as a light receiving device connected to the output end of the optical branching device 32. (Or phototransistor) 33.
[0031]
The measurement apparatus 30 shown in FIG. 1 uses a light emitting diode 31 included in the center value λ n of the reflected wavelength of the FBG 6 and the wavelength changes λ N−1 and λ N + 1 at the rising portion of the spectrum distribution. The optical outputs for these wavelength components λ n , λ n−1 , λ n + 1 are P n , P n−1 , P n + 1 .
[0032]
Since the FBG 6 reflects a specific wavelength component, the light output component corresponding to the reflected wavelength is reflected, and the characteristics shown in FIG. 3 can be obtained.
[0033]
3 is a light amount wavelength characteristic diagram showing the relationship between the wavelength of reflected light and the amount of reflected light obtained by the measuring apparatus shown in FIG. 1, the horizontal axis indicates the wavelength of reflected light from the FBG 6, and the vertical axis indicates the amount of reflected light. Is shown.
[0034]
Thus, the measurement of the reflected wavelength of the FBG 6 can be realized by measuring the change in the optical output of the reflected light from the FBG 6. Further, since the photodiode 33 and the like used in the light receiver are elements capable of high-speed response, the measurement speed can be increased.
[0035]
Here, since the value of the optical output has the characteristics shown in FIG. 3, the reflection wavelength when the physical quantity such as strain or temperature change is applied to the FBG 6 in advance, that is, the value of the reflected light wavelength output is measured and shown in FIG. The relationship between the physical quantity and the amount of reflected light is obtained in advance. As a result, by measuring the change in the amount of reflected light when the FBG 6 is placed on an arbitrary measurement target, the photodiode 33 or the like can measure the distortion or temperature change of the measurement target. In this case, the physical quantity measuring method of the present invention is applied.
[0036]
FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the physical quantity received by the FBG of the measuring apparatus shown in FIG. 1 and the amount of reflected light from the FBG. The horizontal axis shows distortion or temperature change, and the vertical axis shows the reflected light quantity. Yes.
[0037]
FIG. 5 is a block diagram showing another embodiment of a measuring apparatus to which the reflection wavelength measuring method for an optical fiber grating of the present invention is applied.
[0038]
The feature of this measuring device 40 is that an optical coupler 41 is used as an optical branching device.
[0039]
As the optical coupler 41, an optical coupler having a branching change with respect to a wavelength change or a broadband coupler having a branching ratio stable with respect to the wavelength change is used.
[0040]
When a coupler having wavelength characteristics is used as the optical coupler 41, the change in the optical output due to the spectral distribution and the change in the optical output due to the change in the branching ratio are added due to the change in wavelength, thereby obtaining a larger change.
[0041]
In the case where a broadband coupler is used as the optical coupler 41, the fluctuation of the optical output due to the wavelength change is eliminated, and only the change of the optical output due to the spectral distribution can be measured.
[0042]
Regardless of which coupler is used, stable measurement can be performed by calibrating in advance and determining the relationship between the distortion or temperature change in the characteristic diagram shown in FIG. 4 and the amount of reflected light.
[0043]
FIG. 6 is a block diagram showing another embodiment of a measuring apparatus to which the reflection wavelength measuring method for an optical fiber grating of the present invention is applied.
[0044]
The difference from the measuring apparatus 40 shown in FIG. 5 is that a three-terminal circulator 3 is used as an optical branching device.
[0045]
In such a measuring apparatus 50, the same effect as the measuring apparatus 30 shown in FIG. 5 can be obtained.
[0046]
FIG. 7 is a block diagram showing another embodiment of a measuring apparatus to which the reflection wavelength measuring method for an optical fiber grating of the present invention is applied.
[0047]
The difference from the measuring apparatus 50 shown in FIG. 6 is that a wavelength filter 61 is used instead of the three-terminal circulator 3.
[0048]
In such a measuring device 60, the same effect as the measuring device shown in FIG. 6 can be obtained.
[0049]
FIG. 8 shows two wavelengths of the spectral distribution of the light source, that is, wavelength regions λ n−1 , λ n , λ n + 1 at the rising portion and wavelength regions λ ′ n−1 , λ ′ n , λ ′ n + 1 at the falling portion. It is explanatory drawing about the case where an area | region is used, a horizontal axis shows the light source wavelength and the vertical axis | shaft has shown the optical output.
[0050]
By using these two wavelength regions, the number of FBGs that can be connected to the optical fiber can be increased.
[0051]
FIG. 9 is a block diagram showing another embodiment of a measuring apparatus to which the reflection wavelength measuring method for an optical fiber grating of the present invention is applied.
[0052]
The difference from the measuring apparatus 60 shown in FIG. 7 is that a plurality of FBGs 6a and 6b (two but not limited in the figure) are connected so that multiple points can be measured.
[0053]
The light emitted from one light-emitting diode 31 reflects light having wavelengths λ 1 and λ 2 corresponding to a plurality of FBGs 6 a and 6 b (there are two places in the figure, but is not limited). The reflected light is branched into two lights of wavelengths λ 1 and λ 2 by the wavelength splitter 71 and guided to the two photodiodes 33a and 33b, respectively. By measuring the optical output changes of the photodiodes 33a and 33b, the wavelength changes of the plurality of FBGs 6a and 6b can be measured. Further, more measurements can be performed simultaneously by appropriately selecting the wavelength intervals of the FBGs 6a and 6b. In this case, it is preferable to use a multi-channel wavelength splitter 71 corresponding to the center wavelength of the FBGs 6a and 6b as the optical branching unit.
[0054]
In the above,
(1) An inexpensive FBG reflection wavelength measurement system can be obtained.
(2) An FBG reflection wavelength measurement system capable of high-speed response is obtained.
(3) A measurement system capable of measuring the reflection wavelengths of multipoint FBGs simultaneously and at high speed is obtained.
[0055]
【The invention's effect】
In short, according to the present invention, it is possible to provide a reflection wavelength measurement method and a physical quantity measurement method for an optical fiber grating that is inexpensive and capable of high-speed response.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a measuring apparatus to which a reflection wavelength measuring method for an optical fiber grating of the present invention is applied.
FIG. 2 is a diagram showing a spectral distribution of a light source used in the measuring apparatus shown in FIG.
3 is a light amount wavelength characteristic diagram showing the relationship between the wavelength of reflected light and the amount of reflected light obtained by the measuring apparatus shown in FIG. 1. FIG.
4 is a diagram showing the relationship between the physical quantity received by the FBG of the measuring apparatus shown in FIG. 1 and the amount of reflected light from the FBG.
FIG. 5 is a block diagram showing another embodiment of a measuring apparatus to which the reflection wavelength measuring method for an optical fiber grating of the present invention is applied.
FIG. 6 is a block diagram showing another embodiment of a measuring apparatus to which the reflection wavelength measuring method for an optical fiber grating of the present invention is applied.
FIG. 7 is a block diagram showing another embodiment of a measuring apparatus to which the reflection wavelength measuring method for an optical fiber grating of the present invention is applied.
FIG. 8 is an explanatory diagram of a case where two wavelength ranges of a rising part and a falling part are used in the spectrum distribution of the light source.
FIG. 9 is a block diagram showing another embodiment of a measuring apparatus to which the reflection wavelength measuring method for an optical fiber grating of the present invention is applied.
FIG. 10 is a conventional example showing a measurement system using a wavelength tunable light source.
FIG. 11 is a conventional example showing a measurement system using a broadband light source and a spectrum analyzer.
12 is a diagram showing a spectral distribution of a broadband light source used in the measurement system shown in FIG.
FIG. 13 is a conventional example showing a measurement system using a broadband light source and an optical coupler.
14 is a diagram showing a relationship between an insertion wavelength and a branched light quantity of the measurement system shown in FIG.
[Explanation of symbols]
5 Optical fiber 6 Optical fiber Bragg grating (FBG)
30 Measuring Device 31 Light Emitting Diode 32 Optical Divider 33 Photodiode

Claims (6)

光源からの光を光ファイバブラッググレーティングに入射して受光器で得られた反射光の波長を測定する光ファイバグレーティングの反射波長測定方法において、光源からの光のスペクトル分布のうち光出力が変化する部分の光出力と波長との間の光出力波長特性を予め求めておき、上記光ファイバブラッググレーティングからの反射光の波長を上記光出力波長特性を用いて求めることを特徴とする光ファイバグレーティングの反射波長測定方法。In a reflection wavelength measurement method for an optical fiber grating that measures the wavelength of reflected light obtained by a light receiver by entering light from a light source into an optical fiber Bragg grating, the light output of the spectral distribution of the light from the light source changes. The optical output wavelength characteristic between the optical output and the wavelength of the portion is obtained in advance, and the wavelength of the reflected light from the optical fiber Bragg grating is obtained using the optical output wavelength characteristic. Reflection wavelength measurement method. 上記光源に発光ダイオード若しくはスーパールミセントダイオードを用いて略山形のスペクトル分布の光を利用する請求項１に記載の光ファイバグレーティングの反射波長測定方法。2. The method for measuring a reflection wavelength of an optical fiber grating according to claim 1, wherein a light emitting diode or a superluminescent diode is used as the light source, and light having a substantially mountain-shaped spectral distribution is used. 上記受光器としてフォトダイオード若しくはフォトトランジスタを用いる請求項１または２に記載の光ファイバグレーティングの反射波長測定方法。The method for measuring a reflection wavelength of an optical fiber grating according to claim 1, wherein a photodiode or a phototransistor is used as the light receiver. 光源からの光を光ファイバブラッググレーティングに入射して受光器で得られた反射光より、上記光ファイバブラッググレーティングの受けた歪み若しくは温度変化を測定する物理量測定方法において、光源からの光のスペクトル分布のうち光出力が変化する部分の光出力と波長との間の光出力波長特性及び波長と物理量との間の波長物理量特性を予め求めておき、上記光ファイバブラッググレーティングからの反射光の波長を上記光出力波長特性及び上記波長物理量特性を用いて物理量を測定することを特徴とする物理量測定方法。Spectral distribution of light from a light source in a physical quantity measurement method for measuring distortion or temperature change received by the optical fiber Bragg grating from reflected light obtained by receiving light from the light source into the optical fiber Bragg grating. The optical output wavelength characteristic between the optical output and the wavelength of the portion where the optical output changes and the wavelength physical quantity characteristic between the wavelength and the physical quantity are obtained in advance, and the wavelength of the reflected light from the optical fiber Bragg grating is determined. A physical quantity measuring method comprising measuring a physical quantity using the optical output wavelength characteristic and the wavelength physical quantity characteristic. 上記光源に発光ダイオード若しくはスーパールミセントダイオードを用いて略山形のスペクトル分布の光を利用する請求項４に記載の物理量測定方法。5. The physical quantity measuring method according to claim 4, wherein a light source diode or a superluminescent diode is used as the light source, and light having a substantially mountain-shaped spectral distribution is used. 上記受光器としてフォトダイオード若しくはフォトトランジスタを用いる請求項４または５に記載の物理量測定方法。The physical quantity measuring method according to claim 4, wherein a photodiode or a phototransistor is used as the light receiver.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100445697C (en) * 2006-03-21 2008-12-24 大连理工大学 Cavity length demodulating algorithm of fibre-optical F-P sensor
JP2010164528A (en) * 2009-01-19 2010-07-29 Sumitomo Electric Ind Ltd Inspection method of optical waveguide, and optical connector
CN102680096A (en) * 2012-05-29 2012-09-19 南昌航空大学 Low resolution optical fiber monochromator
KR20180098849A (en) * 2017-02-27 2018-09-05 한국산업기술대학교산학협력단 Apparatus for measuring wavelength using light intensity
CN112729547A (en) * 2020-12-31 2021-04-30 西安工业大学 Device for acquiring high frame frequency spectrum

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100445697C (en) * 2006-03-21 2008-12-24 大连理工大学 Cavity length demodulating algorithm of fibre-optical F-P sensor
JP2010164528A (en) * 2009-01-19 2010-07-29 Sumitomo Electric Ind Ltd Inspection method of optical waveguide, and optical connector
CN102680096A (en) * 2012-05-29 2012-09-19 南昌航空大学 Low resolution optical fiber monochromator
KR20180098849A (en) * 2017-02-27 2018-09-05 한국산업기술대학교산학협력단 Apparatus for measuring wavelength using light intensity
KR102028509B1 (en) * 2017-02-27 2019-10-04 한국산업기술대학교 산학협력단 Apparatus for measuring wavelength using light intensity
CN112729547A (en) * 2020-12-31 2021-04-30 西安工业大学 Device for acquiring high frame frequency spectrum

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