JP2010127705A - 光ファイバセンサ - Google Patents

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Abstract

【課題】振動や衝撃等の外力の誤検知を防止できる光ファイバセンサを提供する。
【解決手段】光ファイバセンサ１は、光源１１と、測定領域１２を経由して敷設された光ファイバ１５と、光検出器１４と、解析装置１６とを備える。測定領域１２内の測定用光ファイバ１０は、マッハツェンダー干渉計（MZI）１９の２本第１測定用光ファイバ２０，２１と、偏波変動検出用の第２測定用光ファイバ２２と、を備える。光検出器１４に入射する光波には、外力に敏感に反応してMZI１９の第２カプラ１８での干渉が変化し、強度が変化した干渉波と、外力による偏波変動に応じた強度の偏波変動波とが含まれている。振動等の外力を受けて敏感に反応し干渉波を発生するMZI１９と、その外力を受けて鈍感に反応し偏波変動波を発生する第２測定用光ファイバ２２とを組み合わせて振動や衝撃等の外力を検知するので、振動や衝撃等の外力の誤検知を防止することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、光ファイバに加わる外力（震動、衝撃、変位等）を検出する光ファイバセンサ、および光ファイバに加わる外力の発生位置を検出する光ファイバセンサに関する。
従来、干渉計を用いた光ファイバセンサが例えば特許文献４に開示されている。
また、光ファイバに加えられる応力を偏波の変動として検出する光ファイバセンサが知られている（例えば、特許文献２参照）。この方法では、光ファイバの変化がリアルタイムで検出可能であるが、異常発生の位置を特定する事ができない。そのため、特許文献３に示されているように複数の光ファイバセンサを区間毎に設置する必要がある。
これを解決する手段として、特許文献４の方法が開示されている。すなわち、２つの偏波変動検出系を併設して配置し、それぞれの偏波変動の時間の差から偏波変動の位置を特定しようとするものである。しかしながらこの方法では、２つの測定系が必要になるという問題の他に、実用的なレベルでの位置を特定することは非常に困難であるという問題がある。
また、干渉計を用いた光ファイバセンサが例えば特許文献４に開示されている。
特開２００７−２３２４３９ 特開２０００−０４０１８７ 特開２０００−１８２１５８ 特開２０００−０４８２６９
ところで、上記特許文献１に開示された従来技術のように、干渉計を使った光ファイバセンサは、敏感過ぎて、振動等の外力の誤検知が多いという問題がある。また、偏波の変動だけで振動等の外力の発生位置を検出しようとすると、落石などの急峻な衝撃に対しては、それなりに急峻な変化をする。しかし、例えば金網を人がゆすったりした場合の変化は、光にとっては非常にゆっくりした変化になるので、距離の分解能が非常に悪く、実用上使えない。
本発明は、このような従来の問題点に鑑みて為されたもので、その第１の目的は、振動や衝撃等の外力の誤検知を防止できる光ファイバセンサを提供することにある。
また、本発明の第２の目的は、振動や衝撃等の外力の誤検知を防止できると共に、外力発生位置の分解能を向上させ詳細な位置検出を可能にした光ファイバセンサを提供することにある。
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明に係る光ファイバセンサは、光源と、外力を検出する測定領域を経由して敷設された光ファイバと、前記光源から送出され前記光ファイバを伝搬した光波を受光する光検出器と、前記光ファイバの一部を成す前記測定領域内の測定用光ファイバとを備え、前記測定用光ファイバは、外力に応じて変動する干渉波を発生する干渉計の機能および外力に応じて変動する偏波変動波を発生する機能を備え、前記測定用光ファイバで発生した前記干渉波と前記偏波変動波を含む光波が前記光検出器で受光されることを特徴とする特徴とする。この構成によれば、光検出器で受光される干渉波と偏波変動波を含む光波に基づき、測定領域における振動等の外力を検出できる。このように振動等の外力を、その外力受けて敏感に反応する干渉計の機能と、その外力を受けて鈍感に反応する偏波変動とを組み合わせ検出するので、振動や衝撃等の外力の誤検知を防止することができる。
請求項２に記載の発明に係る光ファイバセンサは、前記光源は直線偏光性の低い光源であり、前記測定領域内の前記測定用光ファイバは、１×２の第１カプラ、１×２の第２カプラ、および該両カプラ間に接続された２本の第１測定用光ファイバを有するマッハツェンダー干渉計の前記２本の第１測定用光ファイバと、前記２本の第１光ファイバを伝搬した光波が伝搬する偏波変動検出用の第２測定用光ファイバと、を備え、前記第２測定用光ファイバは２つの偏光子で挟まれていることを特徴とする。この構成によれば、振動等の外力を受けて敏感に反応するマッハツェンダー干渉計の２本の第１測定用光ファイバと、その外力を受けて鈍感に反応する第２測定用光ファイバ２２による偏波変動とを組み合わせているので、振動や衝撃等の外力の誤検知を防止することができる。
請求項３に記載の発明に係る光ファイバセンサは、前記光源は直線偏光性の高い光源であり、前記測定領域内の前記測定用光ファイバは、１×２の第１カプラ、１×２の第２カプラ、および該両カプラ間に接続された２本の第１測定用光ファイバを有するマッハツェンダー干渉計の前記２本の第１測定用光ファイバと、該第１測定用光ファイバを伝搬した光波が伝搬する偏波変動検出用の第２測定用光ファイバと、を備え、前記第２測定用光ファイバと前記光検出器とを接続する光ファイバに偏光子が設けられていることを特徴とする。この構成によれば、振動や衝撃等の外力の誤検知を防止することができる。また、直線偏光性の高い光源を用いることで、光源から送出される光波を直線偏光に変換するための偏光子が不要になり、部品点数が削減されるので、構成が簡単になり、製造コストの低減を図れる。
請求項４に記載の発明に係る光ファイバセンサは、前記光源は直線偏光性の低い光源であり、前記測定領域内の前記測定用光ファイバは、１×２の第１カプラ、１×２の第２カプラ、および該両カプラ間に接続された２本の第１測定用光ファイバを有するマッハツェンダー干渉計の前記２本の第１測定用光ファイバであり、前記マッハツェンダー干渉計は２つの偏光子で挟まれていることを特徴とする。この構成によれば、振動等の外力を受けて敏感に反応するマッハツェンダー干渉計と、その外力を受けて鈍感に反応するマッハツェンダー干渉計の第１測定用光ファイバによる偏波変動とを組み合わせているので、振動や衝撃等の外力の誤検知を防止することができる。また、マッハツェンダー干渉計の第１測定用光ファイバに干渉計の機能と偏波変動波を発生する機能の両方を持たせているので、構成が簡単になる。
請求項５に記載の発明に係る光ファイバセンサは、前記光源は直線偏光性の高い光源であり、前記測定領域内の前記測定用光ファイバは、１×２の第１カプラ、１×２の第２カプラ、および該両カプラ間に接続された２本の第１測定用光ファイバを有するマッハツェンダー干渉計の前記２本の第１測定用光ファイバであり、前記２本の第１測定用光ファイバと前記光検出器とを接続する光ファイバに偏光子が設けられていることを特徴とする。この構成によれば、振動や衝撃等の外力の誤検知を防止することができる。また、光源から送出される光波を直線偏光に変換するための偏光子が不要になり、部品点数が削減されるので、構成が簡単になり、製造コストの低減を図れる。
請求項６に記載の発明に係る光ファイバセンサは、前記光源としてそれぞれ直線偏光性の低い２つの光源が設けられ、前記光検出器として２つの光検出器が設けられており、前記測定領域内の前記測定用光ファイバは、１×２の第１カプラ、１×２の第２カプラ、および該両カプラ間に接続された２本の第１測定用光ファイバを有するマッハツェンダー干渉計の前記２本の第１測定用光ファイバと、第１の偏光子と第２の偏光子とで挟まれた偏波変動検出用の第２測定用光ファイバと、を備え、前記２つの光源の一方から送出されて前記２本の第１測定用光ファイバを伝搬した光波が前記２つの光検出器の一方で受光され、かつ、前記２つの光源の他方から送出されて前記第２測定用光ファイバを伝搬した光波が前記２つの光検出器の他方で受光されることを特徴とする。この構成によれば、マッハツェンダー干渉計で発生する干渉波が第１光検出器に、第２測定用光ファイバで発生する偏波変動波が第２光検出器に個別に入射する。つまり、干渉波と偏波変動波の２種類の信号が２つの光検出器に個別に入射するようにしているので、各光検出器で光電変換された２種類の電気信号に基づき振動や衝撃等の外力を解析する際の解析精度が上がり、振動や衝撃等の外力の検出精度が更に向上する。
請求項７に記載の発明に係る光ファイバセンサは、前記光源としてそれぞれ直線偏光性の高い２つの光源が設けられ、前記光検出器として２つの光検出器が設けられており、前記測定領域内の前記測定用光ファイバは、１×２の第１カプラ、１×２の第２カプラ、および該両カプラ間に接続された２本の第１測定用光ファイバを有するマッハツェンダー干渉計の前記２本の第１測定用光ファイバと、第１の偏光子と第２の偏光子とで挟まれた偏波変動検出用の第２測定用光ファイバと、を備え、前記第２測定用光ファイバと前記２つの光検出器の一方とを接続する光ファイバに偏光子が設けられており、前記２つの光源の一方から送出されて前記２本の第１測定用光ファイバを伝搬した光波が前記２つの光検出器の他方で受光され、かつ、前記２つの光源の他方から送出されて前記第２測定用光ファイバを伝搬した光波が前記２つの光検出器の一方で受光されることを特徴とする。この構成によれば、振動や衝撃等の外力の誤検知を防止することができる。また、光源から送出される光波を直線偏光に変換するための偏光子が不要になり、部品点数が削減されるので、構成が簡単になり、製造コストの低減を図れる。
請求項８に記載の発明に係る光ファイバセンサは、前記光源は直線偏光性の低い光源であり、前記光検出器として２つの光検出器が設けられており、前記測定領域内の前記測定用光ファイバは、１×２の第１カプラ、１×２の第２カプラ、および該両カプラ間に接続された２本の第１測定用光ファイバを有するマッハツェンダー干渉計の前記２本の第１測定用光ファイバと、第１の偏光子と第２の偏光子とで挟まれた偏波変動検出用の第２測定用光ファイバと、を備え、前記光源から送出され、１×２カプラで分岐されて前記２本の第１測定用光ファイバを伝搬した光波が前記２つの光検出器の一方で受光され、かつ、前記光源の他方から送出され、前記１×２カプラで分岐されて前記第２測定用光ファイバを伝搬した光波が前記２つの光検出器の他方で受光される前記１×２カプラで分岐された他方の光波を前記第１の偏光子で直線偏光の光に変換して前記第２測定用光ファイバを伝搬させ、前記第２の偏光子を介して前記第２光検出器に入射させる第２経路と、を備えることを特徴とする。この構成によれば、１つの光源から送出される同じ光波を、マッハツェンダー干渉計の第１測定用光ファイバと偏波変動検出用の第２測定用光ファイバにそれぞれ伝搬させ、マッハツェンダー干渉計で発生する干渉波が第１光検出器に、第２測定用光ファイバで発生する偏波変動波が第２光検出器に個別に入力するようにしている。つまり、一つの光源を使って、干渉波と偏波変動波の２種類の信号が２つの光検出器に個別に入射するようにしている。このため、少ない部品点数で、振動や衝撃等の外力の検出精度を更に向上させることができる。
請求項９に記載の発明に係る光ファイバセンサは、前記光源は直線偏光性の高い光源であり、前記光検出器として２つの光検出器が設けられており、前記測定領域内の前記測定用光ファイバは、１×２の第１カプラ、１×２の第２カプラ、および該両カプラ間に接続された２本の第１測定用光ファイバを有するマッハツェンダー干渉計の前記２本の第１測定用光ファイバと、偏波変動検出用の第２測定用光ファイバと、を備え、前記第２測定用光ファイバと前記２つの光検出器の一方とを接続する光ファイバに偏光子が設けられており、前記光源から送出され、１×２カプラで分岐されて前記２本の第１測定用光ファイバを伝搬した光波が前記２つの光検出器の他方で受光され、かつ、前記光源の他方から送出され、前記１×２カプラで分岐されて前記第２測定用光ファイバを伝搬した光波が前記２つの光検出器の一方で受光されることを特徴とする。この構成によれば、少ない部品点数で、振動や衝撃等の外力の検出精度を更に向上させることができる。また、光源から送出される光波を直線偏光に変換するための偏光子が不要になり、部品点数が削減されるので、構成が簡単になり、製造コストの低減を図れる。
請求項１０に記載の発明に係る光ファイバセンサは、前記光源は直線偏光性の低い光源であり、前記測定領域内の前記測定用光ファイバは、前記光源に接続された第１の端子、前記光検出器に接続された第２の端子、第３の端子および第４の端子の４つの端子を有する２×２カプラと、該カプラの第３の端子と第４の端子との間に接続された光ファイバリングとを有する光ファイバリング干渉計の前記光ファイバリングの一部であり、前記光源と前記第１の端子の間および前記光検出器と前記第２の端子の間に偏光子がそれぞれ設けられていることを特徴とする。この構成によれば、光ファイバリング干渉計の光ファイバリングの一部に、外力に応じて変動する干渉波を発生する干渉計の機能と、外力に応じて変動する偏波変動波を発生する機能の両方と、を持たせている。このように、振動等の外力を受けて敏感に反応する光ファイバリング干渉計と、その外力を受けて鈍感に反応する光ファイバリング干渉計の光ファイバリングによる偏波変動とを組み合わせているので、振動や衝撃等の外力の誤検知を防止することができる。また、光ファイバリング干渉計の光ファイバリングに干渉計の機能と偏波変動波を発生する機能の両方を持たせているので、構成が簡単になる。
請求項１１に記載の発明に係る光ファイバセンサは、前記光源は直線偏光性の高い光源であり、前記測定領域内の前記測定用光ファイバは、前記光源に接続された第１の端子、前記光検出器に接続された第２の端子、第３の端子および第４の端子の４つの端子を有する２×２カプラと、該カプラの第３の端子と第４の端子との間に接続された光ファイバリングとを有する光ファイバリング干渉計の前記光ファイバリングの一部であり、前記光検出器と前記第２の端子の間に偏光子が設けられていることを特徴とする。この構成によれば、振動や衝撃等の外力の誤検知を防止することができる。また、光ファイバリング干渉計の光ファイバリングに干渉計の機能と偏波変動波を発生する機能の両方を持たせているので、構成が簡単になる。また、光源から送出される光波を直線偏光に変換するための偏光子が不要になり、部品点数が削減されるので、構成が簡単になり、製造コストの低減を図れる。
請求項１２に記載の発明に係る光ファイバセンサは、前記光検出器の出力に基づき前記測定用光ファイバに加わった外力を検出する解析装置を備えることを特徴とする。
請求項１３に記載の発明に係る光ファイバセンサは、光源と、外力を検出する測定領域を経由して敷設された光ファイバと、前記光源から送出され前記光ファイバを伝搬した光波を受光する少なくとも２つの光検出器とを備え、前記光ファイバの一部を成す前記測定領域内の測定用光ファイバは、外力に応じて変動する干渉波を発生する干渉計の機能および外力に応じて変動する偏波変動波を発生する機能を備え、かつ、前記光源から送出される光波を分岐して前記測定用光ファイバ中を互いに異なる方向に伝搬させ、前記測定用光ファイバ中を互いに異なる方向に伝搬した２つの光をそれぞれ前記２つの光検出器に入射させる手段を備えることを特徴とする。この構成によれば、光源から送出される光波を分岐して、干渉波を発生する干渉計の機能と偏波変動波を発生する機能とを備える測定用光ファイバ中を互いに異なる方向に伝搬させ、測定用光ファイバ中を互いに異なる方向に伝搬した２つの光を２つの光検出器に入射させるようにしている。これにより、干渉の変化と偏波変動とを組み合わせて振動や衝撃等の外力を検知するので、振動や衝撃等の外力の誤検知を防止することができる。これと共に、偏波変動だけだと大雑把な位置しか検出できず、振動や衝撃等の外力発生位置の分解能が悪いが、測定用光ファイバ中を互いに異なる方向に伝搬した２つの光にそれぞれ含まれる干渉波の波形に基づき測定領域における外力を受けた位置或いは区間を特定するので、詳細な位置検出が可能になり、外力発生位置の分解能が向上する。また、測定用光ファイバに干渉計の機能と偏波変動波を発生する機能とを持たせているので、構成が簡単になり、製造コストが低減される。
請求項１４に記載の発明に係る光ファイバセンサは、前記光源は直線性の低い光源であり、前記測定領域内の前記測定用光ファイバは、１×２の第１カプラ、１×２の第２カプラ、および該両カプラ間に接続された２本の測定用光ファイバを有するマッハツェンダー干渉計の前記２本の測定用光ファイバであり、かつ、前記光源から送出された光波を第１の偏光子で直線偏光に変換した後２分岐し、２分岐された一方の光波を前記２本の測定用光ファイバを一方向に伝搬させ、第２の偏光子を通して前記２つの光検出器の一方に入射させる第１経路と、前記２分岐された他方の光波を前記２本の測定用光ファイバを他方向に伝搬させ、第３の偏光子を通して前記２つの光検出器の他方に入射させる第２経路と、前記２つの光検出器から出射される２つの電気信号に基づき、前記測定領域における外力を受けた位置或いは区間を特定する解析手段と、を備えることを特徴とする特徴とする。この構成によれば、振動や衝撃等の外力の誤検知を防止することができる。これと共に、解析手段は２つの光検出器から出射される２つの電気信号に基づき測定領域における外力を受けた位置或いは区間を特定する。例えば、解析手段は、マッハツェンダー干渉計の２本の測定用光ファイバ中を互いに異なる方向に伝搬した２つの光にそれぞれ含まれる干渉波の波形からそれぞれ特異点を検出し、その特異点の時間差を計測し、その時間差に基づき測定領域における外力を受けた位置或いは区間を特定する。このため、詳細な位置検出が可能になり、外力発生位置の分解能が向上する。また、マッハツェンダー干渉計の２本の測定用光ファイバに干渉計の機能と偏波変動波を発生する機能とを持たせているので、構成が簡単になり、製造コストが低減される。
請求項１５に記載の発明に係る光ファイバセンサは、前記光源は直線性の高い光源であり、前記測定領域内の前記測定用光ファイバは、１×２の第１カプラ、１×２の第２カプラ、および該両カプラ間に接続された２本の測定用光ファイバを有するマッハツェンダー干渉計の前記２本の測定用光ファイバであり、かつ、前記光源から送出された光波を２分岐し、２分岐された一方の光波を前記２本の測定用光ファイバを一方向に伝搬させ、第１の偏光子を通して前記２つの光検出器の一方に入射させる第１経路と、前記２分岐された他方の光波を前記２本の測定用光ファイバを他方向に伝搬させ、第２の偏光子を通して前記２つの光検出器の他方に入射させる第２経路と、前記２つの光検出器から出射される２つの電気信号に基づき、前記測定領域における外力を受けた位置或いは区間を特定する解析手段と、を備えることを特徴とする。この構成によれば、振動や衝撃等の外力の誤検知を防止することができると共に、詳細な位置検出が可能になり、外力発生位置の分解能が向上する。また、マッハツェンダー干渉計の２本の測定用光ファイバに干渉計の機能と偏波変動波を発生する機能とを持たせているので、構成が簡単になり、製造コストが低減される。また、光源から送出される光波を直線偏光に変換するための偏光子が不要になり、部品点数が削減されるので、構成が簡単になり、製造コストの低減を図れる。
請求項１６に記載の発明に係る光ファイバセンサは、前記光源は直線性の低い光源であり、前記測定領域内の前記測定用光ファイバは、１×２の第１カプラ、１×２の第２カプラ、および該両カプラ間に接続された２本の測定用光ファイバを有するマッハツェンダー干渉計の前記２本の第１測定用光ファイバと、第１および第２の偏光子で挟まれた偏波変動検出用の第２測定用光ファイバと、を備え、かつ、前記光源から送出された光波を２分岐し、２分岐された一方の光波を前記第１の偏光子で直線偏光の光に変換した後、前記第２測定用光ファイバを伝搬させ、前記第２の偏光子に通し、前記２本の測定用光ファイバを一方向に伝搬させて前記２つの光検出器の一方に入射させる第１経路と、前記２分岐された他方の光波を前記２本の測定用光ファイバを他方向に伝搬させ、前記第２の偏光子で直線偏光の光に変換した後、前記第２測定用光ファイバを伝搬させ、前記第１の偏光子に通し、前記２つの光検出器の他方に入射させる第２経路と、前記２つの光検出器から出射される２つの電気信号に基づき、前記測定領域における外力を受けた位置或いは区間を特定する解析手段と、を備えることを特徴とする。この構成によれば、干渉の変化と偏波変動とを組み合わせて振動や衝撃等の外力を検知するので、振動や衝撃等の外力の誤検知を防止することができる。また、解析手段により、例えば、左回りの光である第１光波の干渉波形と右回りの光である第２光波の干渉波形からそれぞれ特異点を検出し、その特異点の時間差を計測し、その時間差に基づき測定領域における外力を受けた位置或いは区間を特定できるので、詳細な位置検出が可能になり、外力発生位置の分解能が向上する。換言すると、詳細な位置検出は、マッハツェンダー干渉計での干渉で発生する２つの信号の時間差により得ることにより、詳細な位置検出が可能になる。
請求項１７に記載の発明に係る光ファイバセンサは、前記光源は直線性の高い光源であり、前記測定領域内の前記測定用光ファイバは、１×２の第１カプラ、１×２の第２カプラ、および該両カプラ間に接続された２本の測定用光ファイバを有するマッハツェンダー干渉計の前記２本の第１測定用光ファイバと、偏波変動検出用の第２測定用光ファイバと、を備え、かつ、前記光源から送出された光波を２分岐し、２分岐された一方の光波を前記第２測定用光ファイバを伝搬させた後、前記２本の測定用光ファイバを一方向に伝搬させ、第１の偏光子に通して前記２つの光検出器の一方に入射させる第１経路と、前記２分岐された他方の光波を前記２本の測定用光ファイバを他方向に伝搬させた後、前記第２測定用光ファイバを伝搬させ、第２の偏光子に通して前記２つの光検出器の他方に入射させる第２経路と、前記２つの光検出器から出射される２つの電気信号に基づき、前記測定領域における外力を受けた位置或いは区間を特定する解析手段と、を備えることを特徴とする。この構成によれば、振動や衝撃等の外力の誤検知を防止することができると共に、詳細な位置検出が可能になり、外力発生位置の分解能が向上する。また、光源から送出される光波を直線偏光に変換するための偏光子が不要になり、部品点数が削減されるので、構成が簡単になり、製造コストの低減を図れる。
請求項１８に記載の発明に係る光ファイバセンサは、前記光源は直線性の低い光源であり、前記少なくとも２つの光検出器として、第１、第２および第３光検出器が設けられており、前記測定領域内の前記測定用光ファイバは、１×２の第１カプラ、２×２の第２カプラ、および該両カプラ間に接続された２本の第１測定用光ファイバを有するマッハツェンダー干渉計の前記２本の第１測定用光ファイバと、第１および第２の偏光子で挟まれた偏波変動検出用の第２測定用光ファイバと、を備え、かつ、前記光源から送出された光波を２分岐し、２分岐された一方の光波を前記第２カプラの２つの入出力端子の一方に入射させて前記２本の第１測定用光ファイバを一方向に伝搬させ、前記第１光検出器に入射させる第１経路と、前記２分岐された他方の光波を前記第１カプラの２つの入出力端子の一方に入射させて前記２本の第１測定用光ファイバを他方向に伝搬させ、前記第２光検出器に入射させる第２経路と、前記２分岐された他方の光波を前記２本の第２測定用光ファイバを他方向に伝搬させ、前記第２カプラの２つの入出力端子の他方を通って第１の偏光子で直線偏光に変換した後、前記第２測定用光ファイバを伝搬させ、前記第２の偏光子に通して前記第３の光検出器に入射させる第３経路と、前記２つの光検出器から出射される２つの電気信号に基づき、前記測定領域における外力を受けた位置或いは区間を特定する解析手段と、を備えることを特徴とする。この構成によれば、振動や衝撃等の外力の誤検知を防止することができると共に、詳細な位置検出が可能になり、外力発生位置の分解能が向上する。また、第１測定用光ファイバを一方向に伝搬し干渉波のみを含む光波（第１光波）、第１測定用光ファイバを他方向に伝搬し干渉波のみを含む光波（第２光波）、および第２測定用光ファイバを他方向に伝搬し偏波変動波のみを含む光波（第３光波）をそれぞれ第１光検出器、第２光検出器、および第２光検出器で個別に受光するようにしている。このため干渉波と偏波変動波をそれぞれ含む２つの光波が、２つの検出器で受光される構成に比べて、解析がし易くなり、位置検出精度が更に上がる。
請求項１９に記載の発明に係る光ファイバセンサは、前記光源は直線性の高い光源であり、前記少なくとも２つの光検出器として、第１、第２および第３光検出器が設けられており、前記測定領域内の前記測定用光ファイバは、１×２の第１カプラ、２×２の第２カプラ、および該両カプラ間に接続された２本の第１測定用光ファイバを有するマッハツェンダー干渉計の前記２本の第１測定用光ファイバと、偏波変動検出用の第２測定用光ファイバと、を備え、かつ、前記光源から送出された光波を２分岐し、２分岐された一方の光波を前記第２カプラの２つの入出力端子の一方に入射させて前記２本の第１測定用光ファイバを一方向に伝搬させ、前記第１光検出器に入射させる第１経路と、前記２分岐された他方の光波を前記第１カプラの２つの入出力端子の一方に入射させて前記２本の第１測定用光ファイバを他方向に伝搬させ、前記第２光検出器に入射させる第２経路と、前記２分岐された他方の光波を前記２本の第２測定用光ファイバを他方向に伝搬させ、前記第２カプラの２つの入出力端子の他方を通って前記第２測定用光ファイバを伝搬させ、偏光子に通して前記第３の光検出器に入射させる第３経路と、前記２つの光検出器から出射される２つの電気信号に基づき、前記測定領域における外力を受けた位置或いは区間を特定する解析手段と、を備えることを特徴とする。この構成によれば、振動や衝撃等の外力の誤検知を防止することができると共に、詳細な位置検出が可能になり、外力発生位置の分解能が向上する。また、解析がし易くなり、位置検出精度が更に上がる。また、光源から送出される光波を直線偏光に変換するための偏光子が不要になり、部品点数が削減されるので、構成が簡単になり、製造コストの低減を図れる。
請求項２０に記載の発明に係る光ファイバセンサは、前記光源は直線性の低い光源であり、前記測定領域内の前記測定用光ファイバは、２×２の第１カプラ、２×２の第２カプラ、および該両カプラ間に接続された２本の測定用光ファイバを有するマッハツェンダー干渉計の前記２本の測定用光ファイバであり、かつ、前記光源から送出された光波を直線偏光に変換する第１の偏光子と、前記第１の偏光子で直線偏光に変換された光波を２分岐し、２分岐された一方の光波を前記第２カプラの２つの入出力端子の一方に入射させて前記２本の測定用光ファイバを一方向に伝搬させ、前記第１カプラの２つの入出力端子の一方を通って前記第１光検出器に入射させる第１経路と、前記２分岐された他方の光波を前記第１カプラの２つの入出力端子の他方に入射させて前記２本の測定用光ファイバを他方向に伝搬させ、前記第２カプラの２つの入出力端子の他方を通って前記２つの光検出器の他方に入射させる第２経路と、前記２つの光検出器から出射される２つの電気信号に基づき、前記測定領域における外力を受けた位置或いは区間を特定する解析手段と、を備えることを特徴とする。この構成によれば、干渉の変化と偏波変動とを組み合わせて振動や衝撃等の外力を検知するので、振動や衝撃等の外力の誤検知を防止することができると共に、詳細な位置検出が可能になり、外力発生位置の分解能が向上する。また、第１測定用光ファイバを一方向に伝搬し干渉波のみを含む光波（第１光波）、第１測定用光ファイバを他方向に伝搬し干渉波のみを含む光波（第２光波）、および第２測定用光ファイバを他方向に伝搬し偏波変動波のみを含む光波（第３光波）をそれぞれ第１光検出器、第２光検出器、および第２光検出器で個別に受光するようにしている。このため干渉波と偏波変動波をそれぞれ含む２つの光波が、２つの検出器で受光される構成に比べて、解析がし易くなり、位置検出精度が更に上がる。また、２×２の第１カプラ、２×２の第２カプラ、および該両カプラ間に接続された２本の測定用光ファイバを有するマッハツェンダー干渉計を用いることで、光サーキュレータ等の光学部品が不要になり、構成が簡単になる。
請求項２１に記載の発明に係る光ファイバセンサは、前記光源は直線性の高い光源であり、前記測定領域内の前記測定用光ファイバは、２×２の第１カプラ、２×２の第２カプラ、および該両カプラ間に接続された２本の測定用光ファイバを有するマッハツェンダー干渉計の前記２本の測定用光ファイバであり、かつ、前記光源から送出された光波を２分岐し、２分岐された一方の光波を前記第２カプラの２つの入出力端子の一方に入射させて前記２本の測定用光ファイバを一方向に伝搬させ、前記第１カプラの２つの入出力端子の一方を通って前記第１光検出器に入射させる第１経路と、前記２分岐された他方の光波を前記第１カプラの２つの入出力端子の他方に入射させて前記２本の測定用光ファイバを他方向に伝搬させ、前記第２カプラの２つの入出力端子の他方を通って前記２つの光検出器の他方に入射させる第２経路と、前記２つの光検出器から出射される２つの電気信号に基づき、前記測定領域における外力を受けた位置或いは区間を特定する解析手段と、を備えることを特徴とする。この構成によれば、振動や衝撃等の外力の誤検知を防止することができると共に、詳細な位置検出が可能になり、外力発生位置の分解能が向上する。また、解析がし易くなり、位置検出精度が更に上がる。また、２×２の第１カプラ、２×２の第２カプラ、および該両カプラ間に接続された２本の測定用光ファイバを有するマッハツェンダー干渉計を用いることで、光サーキュレータ等の光学部品が不要になり、構成が簡単になる。また、光源から送出される光波を直線偏光に変換するための偏光子が不要になり、部品点数が削減されるので、構成が簡単になり、製造コストの低減を図れる。
請求項２２に記載の発明に係る光ファイバセンサは、前記光源は直線性の低い光源であり、前記少なくとも２つの光検出器として、第１、第２および第３光検出器が設けられており、前記測定領域内の前記測定用光ファイバは、２×２の第１カプラ、２×２の第２カプラ、および該両カプラ間に接続された２本の第１測定用光ファイバを有するマッハツェンダー干渉計の前記２本の第１測定用光ファイバと、第１および第２の偏光子で挟まれた偏波変動検出用の第２測定用光ファイバと、を備え、かつ、前記光源から送出された光波を２分岐し、２分岐された一方の光波を、前記第２カプラの２つの入出力端子の一方に入射させて前記２本の第１測定用光ファイバを一方向に伝搬させ、前記第１カプラの２つの入出力端の一方を通って前記第１光検出器に入射させる第１経路と、前記２分岐された他方の光波を前記第１カプラの２つの入出力端の他方に入射させ、前記２本の第１測定用光ファイバを他方向に伝搬させ、前記第２カプラの２つの入出力端子の一方を通って前記第２光検出器に入射させる第２経路と、前記２分岐された他方の光波を前記第１カプラの２つの入出力端の他方に入射させ、前記２本の第１測定用光ファイバを他方向に伝搬させ、前記第２カプラの２つの入出力端子の他方を通り、前記第１の偏光子で直線偏光の光に変換した後、前記第２測定用光ファイバを伝搬させ、前記第２の偏光子に通して前記第３の光検出器に入射させる第３経路と、前記第１、第２および第３光検出器から出射される３つの電気信号に基づき、前記測定領域における外力を受けた位置或いは区間を特定する解析手段と、を備えることを特徴とする。この構成によれば、振動や衝撃等の外力の誤検知を防止することができると共に、詳細な位置検出が可能になり、外力発生位置の分解能が向上する。また、解析がし易くなり、位置検出精度が更に上がる。また、２×２の第１カプラ、２×２の第２カプラ、および該両カプラ間に接続された２本の測定用光ファイバを有するマッハツェンダー干渉計を用いることで、光サーキュレータ等の光学部品が不要になり、構成が簡単になる。
請求項２３に記載の発明に係る光ファイバセンサは、前記光源は直線性の高い光源であり、前記少なくとも２つの光検出器として、第１、第２および第３光検出器が設けられており、前記測定領域内の前記測定用光ファイバは、２×２の第１カプラ、２×２の第２カプラ、および該両カプラ間に接続された２本の第１測定用光ファイバを有するマッハツェンダー干渉計の前記２本の第１測定用光ファイバと、偏波変動検出用の第２測定用光ファイバと、を備え、かつ、前記光源から送出された光波を２分岐し、２分岐された一方の光波を、前記第２カプラの２つの入出力端子の一方に入射させて前記２本の第１測定用光ファイバを一方向に伝搬させ、前記第１カプラの２つの入出力端の一方を通って前記第１光検出器に入射させる第１経路と、前記２分岐された他方の光波を前記第１カプラの２つの入出力端の他方に入射させ、前記２本の第１測定用光ファイバを他方向に伝搬させ、前記第２カプラの２つの入出力端子の一方を通って前記第２光検出器に入射させる第２経路と、前記２分岐された他方の光波を前記第１カプラの２つの入出力端の他方に入射させ、前記２本の第１測定用光ファイバを他方向に伝搬させ、前記第２カプラの２つの入出力端子の他方を通り、前記第２測定用光ファイバを伝搬させ、偏光子に通して前記第３の光検出器に入射させる第３経路と、前記第１、第２および第３光検出器から出射される３つの電気信号に基づき、前記測定領域における外力を受けた位置或いは区間を特定する解析手段と、を備えることを特徴とする。この構成によれば、振動や衝撃等の外力の誤検知を防止することができると共に、詳細な位置検出が可能になり、外力発生位置の分解能が向上する。また、解析がし易くなり、位置検出精度が更に上がる。また、２×２の第１カプラ、２×２の第２カプラ、および該両カプラ間に接続された２本の測定用光ファイバを有するマッハツェンダー干渉計を用いることで、光サーキュレータ等の光学部品が不要になり、構成が簡単になる。また、光源から送出される光波を直線偏光に変換するための偏光子が不要になり、部品点数が削減されるので、構成が簡単になり、製造コストの低減を図れる。
請求項２４に記載の発明に係る光ファイバセンサは、前記光源は直線性の低い光源であり、前記少なくとも２つの光検出器として、第１、第２および第３光検出器が設けられており、前記測定領域内の前記測定用光ファイバは、１×２の第１カプラ、１×２の第２カプラ、および該両カプラ間に接続された２本の第１測定用光ファイバを有するマッハツェンダー干渉計の前記２本の第１測定用光ファイバと、第１および第２の偏光子で挟まれた偏波変動検出用の第２測定用光ファイバと、を備え、かつ、前記光源から送出された光波を２分岐する第１の１×２カプラと、該第１の１×２カプラで２分岐された一方の光波を２分岐する第２の１×２カプラと、前記第２の１×２カプラで２分岐された光波の一方を、前記マッハツェンダー干渉計の第２カプラに入射させて、前記第１測定用光ファイバを一方向に伝搬させ、前記第１光検出器に入射させる第１経路と、前記第２の１×２カプラで２分岐された光波の他方を、前記マッハツェンダー干渉計の第１カプラに入射させて、前記第１測定用光ファイバを他方向に伝搬させ、前記第２光検出器に入射させる第２経路と、前記第１の１×２カプラで２分岐された光波の他方を、前記第１の偏光子で直線偏光の光に変換した後、前記第２測定用光ファイバを伝搬させ、前記第２の偏光子を通して前記第３の光検出器に入射させる第３経路と、前記第１、第２および第３光検出器から出射される３つの電気信号に基づき、前記測定領域における外力を受けた位置或いは区間を特定する解析手段と、を備えることを特徴とする。この構成によれば、振動や衝撃等の外力の誤検知を防止することができると共に、詳細な位置検出が可能になり、外力発生位置の分解能が向上する。また、第１測定用光ファイバを一方向に伝搬し干渉波のみを含む光波（第１光波）、第１測定用光ファイバを他方向に伝搬し干渉波のみを含む光波（第２光波）、および第２測定用光ファイバを他方向に伝搬し干渉波と偏波変動波を含む光波（第３光波）をそれぞれ第１光検出器、第２光検出器、および第２光検出器で個別に受光するようにしている。このため干渉波と偏波変動波をそれぞれ含む２つの光波が、２つの検出器で受光される構成に比べて、解析がし易くなり、位置検出精度が更に上がる。
請求項２５に記載の発明に係る光ファイバセンサは、前記光源は直線性の高い光源であり、前記少なくとも２つの光検出器として、第１、第２および第３光検出器が設けられており、前記測定領域内の前記測定用光ファイバは、１×２の第１カプラ、１×２の第２カプラ、および該両カプラ間に接続された２本の第１測定用光ファイバを有するマッハツェンダー干渉計の前記２本の第１測定用光ファイバと、偏波変動検出用の第２測定用光ファイバと、を備え、かつ、前記光源から送出された光波を２分岐する第１の１×２カプラと、該第１の１×２カプラで２分岐された一方の光波を２分岐する第２の１×２カプラと、前記第２の１×２カプラで２分岐された光波の一方を、前記マッハツェンダー干渉計の第２カプラに入射させて、前記第１測定用光ファイバを一方向に伝搬させ、前記第１光検出器に入射させる第１経路と、前記第２の１×２カプラで２分岐された光波の他方を、前記マッハツェンダー干渉計の第１カプラに入射させて、前記第１測定用光ファイバを他方向に伝搬させ、前記第２光検出器に入射させる第２経路と、前記第１の１×２カプラで２分岐された光波の他方を前記第２測定用光ファイバを伝搬させ、偏光子を通して前記第３の光検出器に入射させる第３経路と、前記第１、第２および第３光検出器から出射される３つの電気信号に基づき、前記測定領域における外力を受けた位置或いは区間を特定する解析手段と、を備えることを特徴とする。この構成によれば、振動や衝撃等の外力の誤検知を防止することができると共に、詳細な位置検出が可能になり、外力発生位置の分解能が向上する。また、解析がし易くなり、位置検出精度が更に上がる。また、光源から送出される光波を直線偏光に変換するための偏光子が不要になり、部品点数が削減されるので、構成が簡単になり、製造コストの低減を図れる。
請求項２６に記載の発明に係る光ファイバセンサは、前記光源は直線性の低い光源であり、前記少なくとも２つの光検出器として、第１、第２および第３光検出器が設けられており、前記測定領域内の前記測定用光ファイバは、１×２の第１カプラ、１×２の第２カプラ、および該両カプラ間に接続された２本の第１測定用光ファイバを有するマッハツェンダー干渉計の前記２本の第１測定用光ファイバと、偏波変動検出用の第２測定用光ファイバと、を備え、かつ、前記光源に２つの入出力端の一方が接続され該光源から送出される光波を２分岐する第１の２×２カプラと、前記第１の２×２カプラで２分岐された一方の光波を２分岐する第２の１×２カプラと、前記第２の１×２カプラで２分岐された光波の一方を、前記マッハツェンダー干渉計の第２カプラに入射させて、前記第１測定用光ファイバを一方向に伝搬させ、前記第１光検出器に入射させる第１経路と、前記第２の１×２カプラで２分岐された光波の他方を、前記マッハツェンダー干渉計の第１カプラに入射させて、前記第１測定用光ファイバを他方向に伝搬させ、前記第２光検出器に入射させる第２経路と、前記第１の２×２カプラで２分岐された光波の他方を、偏光子で直線偏光の光に変換した後、前記第２測定用光ファイバを一方向に伝搬させ、反射端で反射させて前記第２測定用光ファイバを他方向に伝搬させ、前記偏光子および前記第１の２×２カプラの２つの入出力端の他方を通して前記第３の光検出器に入射させる第３経路と、前記第１、第２および第３光検出器から出射される３つの電気信号に基づき、前記測定領域における外力を受けた位置或いは区間を特定する解析手段と、を備えることを特徴とする。この構成によれば、振動や衝撃等の外力の誤検知を防止することができると共に、詳細な位置検出が可能になり、外力発生位置の分解能が向上する。また、第２測定用光ファイバに入射された光は、反射端で反射されることで、同じ第２測定用光ファイバを逆方向に伝搬する。このため、第２測定用光ファイバを偏波変動の測定領域とするのに１つの偏光子を設けるだけで良い。これにより、部品点数が削減され、製造コストを低減することができる。
請求項２７に記載の発明に係る光ファイバセンサは、前記光源は直線性の高い光源であり、前記少なくとも２つの光検出器として、第１、第２および第３光検出器が設けられており、前記測定領域内の前記測定用光ファイバは、１×２の第１カプラ、１×２の第２カプラ、および該両カプラ間に接続された２本の第１測定用光ファイバを有するマッハツェンダー干渉計の前記２本の第１測定用光ファイバと、偏波変動検出用の第２測定用光ファイバと、を備え、かつ、前記光源に２つの入出力端の一方が接続され該光源から送出される光波を２分岐する第１の２×２カプラと、前記第１の２×２カプラで２分岐された一方の光波を２分岐する第２の１×２カプラと、前記第２の１×２カプラで２分岐された光波の一方を、前記マッハツェンダー干渉計の第２カプラに入射させて、前記第１測定用光ファイバを一方向に伝搬させ、前記第１光検出器に入射させる第１経路と、前記第２の１×２カプラで２分岐された光波の他方を、前記マッハツェンダー干渉計の第１カプラに入射させて、前記第１測定用光ファイバを他方向に伝搬させ、前記第２光検出器に入射させる第２経路と、前記第１の２×２カプラで２分岐された光波の他方を前記第２測定用光ファイバを一方向に伝搬させ、反射端で反射させて前記第２測定用光ファイバを他方向に伝搬させ、前記第１の２×２カプラの２つの入出力端の他方および偏光子を通して前記第３の光検出器に入射させる第３経路と、前記第１、第２および第３光検出器から出射される３つの電気信号に基づき、前記測定領域における外力を受けた位置或いは区間を特定する解析手段と、を備えることを特徴とする。この構成によれば、振動や衝撃等の外力の誤検知を防止することができると共に、詳細な位置検出が可能になり、外力発生位置の分解能が向上する。また、光源から送出される光波を直線偏光に変換するための偏光子が不要になり、部品点数が削減されるので、構成が簡単になり、製造コストの低減を図れる。
請求項２８に記載の発明に係る光ファイバセンサは、請求項１乃至９、及び請求項１３乃至２７のいずれか１つに記載の光ファイバセンサにおいて、前記測定領域を複数の測定領域に分割し、分割した各測定領域に、前記マッハツェンダー干渉計の前記２本の第１測定用光ファイバをそれぞれ設け、前記各測定領域に設けた前記マッハツェンダー干渉計の前記２本の第１測定用光ファイバをカプラで縦接続したことを特徴とする。この構成によれば、各マッハツェンダー干渉計２本の測定用光ファイバの長さを短くすることができ、各マッハツェンダー干渉計の両側のカプラでの干渉性が良くなる。
本発明によれば、振動や衝撃等の外力の誤検知を防止できる光ファイバセンサを実現できる。また、本発明によれば、振動や衝撃等の外力の誤検知を防止できると共に、外力発生位置の分解能を向上させ詳細な位置検出を可能にした光ファイバセンサを実現できる。
次に、本発明を具体化した各実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各実施形態の説明において、同様の部位には同一の符号を付して重複した説明を省略する。
（第１実施形態）
図１は第１実施形態に係る光ファイバセンサ１を示している。
光ファイバセンサ１は、光源１１と、振動や衝撃等の外力を検出する測定領域１２を経由して敷設された光ファイバ１５と、光源１１から送出される光波１３を受光する光検出器１４と、解析装置１６とを備える。光源１１は直線偏光性の低い光源、例えば発光ダイオード（Light Emitting Diode: LED）、ＡＳＥ光源等である。光検出器１４は、例えば、フォトダイオード（Photo Diode: PD）などの受光素子である。解析装置１６は、オシロスコープ等の測定器と、パーソナルコンピュータ等の演算処理部とを備える。また、光ファイバセンサ１は、光ファイバ１５の一部を成し、測定領域１２内に設けられた測定用光ファイバ１０を有する。
この測定用光ファイバ１０は、外力に応じて変動する干渉波を発生する干渉計の機能と、外力に応じて変動する偏波変動波を発生する機能と、を備える。測定用光ファイバ１０で発生した干渉波と偏波変動波を含む光波が光検出器１４で受光されるようになっている。
測定領域１２内の測定用光ファイバ１０は、マッハツェンダー干渉計（Mach-Zehnder Interferometer: MZI）１９の２本の平行な第１測定用光ファイバ２０，２１と、偏波変動検出用の第２測定用光ファイバ２２と、を備える。
マッハツェンダー干渉計（MZI）１９は、光源１１に光ファイバ１５を介して接続された１×２の第１カプラ１７と、１×２の第２カプラ１８と、両カプラ１７，１８間に接続された２本の第１測定用光ファイバ２０，２１とにより構成されている。
偏波変動検出用の第２測定用光ファイバ２２は、光波１３を直線偏光に変換する偏光子２３と偏光子２４との間に挟まれている。この第２測定用光ファイバ２２については、２つの偏光子２３，２４により挟まれた区間が偏波変動の検出領域になっている。偏光子２３は第２カプラ１８と第２測定用光ファイバ２２の一端側との間の光ファイバ１５に設けられ、偏光子２４は第２測定用光ファイバ２２の他端側と光検出器１４との間の光ファイバ１５に設けられている。また、第２カプラ１８と偏光子２３との間の光ファイバ１５には、光波１３を非偏光状態にするデポラライザ２５が設けられている。
デポラライザ２５は、直線偏光性の低い光源に対して、偏光を無くすために補助的に使用されるものであるため、必ずしも必要ではない。直線偏光性の低い光源１１として発光ダイオードを用いる場合には、デポラライザ２５はあった方が好ましい。直線偏光性の低い光源１１としてＡＳＥ光源を用いる場合には、デポラライザ２５は不要である。このことは、以下に説明する各実施形態のうち、直線偏光性の低い光源を用いる実施形態においても同様である。
このような構成を有する光ファイバセンサ１では、光源１１から送出される光波１３は、１つの経路を通って光検出器１４に入射する。具体的には、光源１１から送出される光波１３は、光ファイバ１５を伝搬した後、第１カプラ１７で分岐されてマッハツェンダー干渉計（以下、MZIという）１９の２本の第１測定用光ファイバ２０，２１を図１で右方向へ伝搬し、第２カプラ１８で再結合し干渉する。
MZI１９に何も外力が作用しなければ、第２カプラ１８での干渉は一定で安定し、入力した光波１３がそのままの強度で第２カプラ１８から出射される。これに対して、MZI１９の第１測定用光ファイバ２０，２１に振動や衝撃等の外力が加わると、その外力に敏感に反応して第２カプラ１８での干渉が変化し、第２カプラ１８からの出力光の強度が変化する。このようにして、MZI１９の第２カプラ１８からは、外力に敏感に反応した干渉波が出射される。
第２カプラ１８から出射される光波（干渉波）は、デポラライザ２５により非偏光状態にされた後、偏光子２３により直線偏光に変換され、この直線偏光が偏波変動検出用の第２測定用光ファイバ２２を図１で左方向へ伝搬する。この第２測定用光ファイバ２２に振動や衝撃等の外力が作用すると、第２測定用光ファイバ２２を伝搬する直線偏光に偏波変動が生じる。この偏波変動を受けた直線偏光は、光ファイバ１５を介して偏光子２４を通過して光検出器１４で受光される。偏光子２３により直線偏光にした光を偏光子２４を通して光検出器１４で受光することで、第２測定用光ファイバ２２を伝搬する直線偏光に偏波変動が生じると、光検出器１４には、初期状態での光のパワーから、その偏波変動に応じた分だけパワー（光強度）が変化した光波が入射する。
このようにして、光検出器１４に入射する光波には、外力に敏感に反応してMZI１９の第２カプラ１８での干渉が変化し、第２カプラ１８からの出力光の強度が変化した干渉波と、外力による偏波変動に応じた強度の偏波変動波とが含まれている。光検出器１４で光電変換されてこの光検出器１４から出射される電気信号が解析装置１６に入力される。この解析装置１６では、横軸を時間に、縦軸を光のパワーにすると、光のパワーが短い周期で変化する干渉波の波形と、光のパワーがそれより長い周期で変化する偏波変動波の波形とを検出できる。
以上のように構成された第１実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。一般にマッハツェンダー干渉計を使ったセンサは、外力に敏感に反応する。一方、測定用光ファイバでの偏波変動はマッハツェンダー干渉計に比べて反応が鈍く、大きな振動等がないと、大きな偏波の変動が生じない。
本実施形態では、測定領域１２内において、往きはMZI１９により振動等の外力を検出し、帰りは第２測定用光ファイバ２２により偏波変動で振動等の外力を検出する。MZI１９の第１測定用光ファイバ２０，２１に外力に応じて変動する干渉波を発生する干渉計の機能を持たせ、第２測定用光ファイバ２２に外力に応じて変動する偏波変動波を発生する機能を持たせている。これにより、振動等の外力を受けて敏感に反応し干渉波を発生するMZI１９（干渉計）と、その外力を受けて鈍感に反応し偏波変動波を発生する第２測定用光ファイバ２２とを組み合わせて振動や衝撃等の外力を検知するので、振動や衝撃等の外力の誤検知を防止することができる。
つまり、大きな振動や衝撃等の外力が無いときには、偏波変動による信号である偏波変動波は変化せず、MZI１９による信号が変化するだけであり、このような場合には、解析装置１６では、振動や衝撃等の外力が無いと判定できる。一方、大きな振動を受けたときには、周期の大きな信号（偏波変動波）と短い周期で変化するMZI１９による信号（干渉波）とが現れる。例えば、周期の大きな偏波変動波の中に短い周期で変化するMZI１９による干渉波が現れるので、解析装置１６により、測定領域１２内で振動や衝撃等の外力を受けたと判定でき、振動等の外力の検出精度が上がる。
（第２実施形態）
図２は第２実施形態に係る光ファイバセンサ１Ａを示している。
この光ファイバセンサ１Ａは、図１に示す上記第１実施形態に係る光ファイバセンサ１において、デポラライザ２５の配置位置を変更したもので、その他の構成は光ファイバセンサ１と同様である。この光ファイバセンサ１Ａでは、デポラライザ２５は、光源１１とMZI１９の第１カプラ１７との間の光ファイバ１５に設けられている。このような構成を有する光ファイバセンサ１Ａによれば、第１実施形態に係る光ファイバセンサ１と同様に、振動や衝撃等の外力の誤検知を防止することができる。
（第３実施形態）
図３は第３実施形態に係る光ファイバセンサ１Ｂを示している。
この光ファイバセンサ１Ｂは、図１に示す上記第１実施形態に係る光ファイバセンサ１において、偏光子２３とデポラライザ２５の配置位置を変更したもので、その他の構成は光ファイバセンサ１と同様である。この光ファイバセンサ１Ｂでは、偏光子２３は光源１１とMZI１９の第１カプラ１７との間の光ファイバ１５に設けられ、デポラライザ２５は光源１１と偏光子２３との間の光ファイバ１５に設けられている。このような構成を有する光ファイバセンサ１Ｂによれば、第１実施形態に係る光ファイバセンサ１と同様に、振動や衝撃等の外力の誤検知を防止することができる。
（第４実施形態）
図４は第４実施形態に係る光ファイバセンサ１Ｃを示している。
この光ファイバセンサ１Ｃでは、図１に示す上記第１実施形態に係る光ファイバセンサ１において、直線偏光性の低い光源１１に代えて、直線偏光性の高い光源１１´を用いている。この光源１１´は、例えば分布帰還型半導体レーザ（Distributed Feedback Laser Diode: DFB-LD）等の半導体発光素子である。
また、直線偏光性の高い光源１１´を用いることで、この光源１１´からは直線偏光性の高い光波１３´が送出されるので、第１実施形態に係る光ファイバセンサ１におけるデポラライザ２５および偏光子２３が不要になる。この光ファイバセンサ１Ｃにおけるその他の構成は、第１実施形態に係る光ファイバセンサ１と同様である。
以上のように構成された第４実施形態によれば、上記第１実施形態の奏する作用効果に加えて以下の作用効果を奏する。図１に示す光ファイバセンサ１におけるデポラライザ２５および偏光子２３が不要になるので、更に構成が簡単になり、更なる製造コストの低減を図れる。
（第５実施形態）
図５は第５実施形態に係る光ファイバセンサ１Ｄを示している。
この光ファイバセンサ１Ｄでは、光ファイバ１５の一部を成す測定領域１２内の測定用光ファイバ１０ｃは、図１に示すMZI１９と同様の構成を有するMZI１９ｃの２本の平行な第１測定用光ファイバ２０ｃ，２１ｃのみを備えている。そして、MZI１９ｃが２つの偏光子２３，２４で挟まれている。つまり、光源１１と第１カプラ１７との間の光ファイバ１５に偏光子２３が設けられ、第２カプラ１８と光検出器１４との間の光ファイバ１５に偏光子２４が設けられている。また、光源１１と偏光子２３との間の光ファイバ１５に、デポラライザ２５が設けられている。
このように、MZI１９ｃを偏光子２３と偏光子２４で挟んだ構成にすることで、測定用光ファイバ１０ｃであるMZI１９ｃの第１測定用光ファイバ２０ｃ，２１ｃに、外力に応じて変動する干渉波を発生する干渉計の機能と、外力に応じて変動する偏波変動波を発生する機能と、を持たせている。
この光ファイバセンサ１Ｄでは、光源１１から送出される光波１３は、デポラライザ２５により非偏光状態にされた後、偏光子２３により直線偏光に変換され、この直線偏光がMZI１９ｃの第１測定用光ファイバ２０ｃ，２１ｃを図４で右方向へ伝搬し、第２カプラ１８で再結合して干渉する。
MZI１９ｃの第１測定用光ファイバ２０ｃ，２１ｃに何も外力が作用しなければ、第２カプラ１８での干渉は一定で安定し、入力した光波１３がそのままの強度で第２カプラ１８から出射される。MZI１９ｃに振動や衝撃等の外力が加わると、その外力に敏感に反応して第２カプラ１８での干渉が変化し、第２カプラ１８からの出力光の強度が変化する。このようにして、MZI１９ｃの第２カプラ１８からは、外力に敏感に反応した干渉波を含む光波が出射される。
これと共に、第１測定用光ファイバ２０ｃ，２１ｃに振動や衝撃等の外力が作用すると、第１測定用光ファイバ２０ｃ，２１ｃを伝搬する直線偏光に偏波変動が生じ、偏波変動波が第２カプラ１８から出射される。
このように、外力に敏感に反応した干渉波と偏波変動波を含む光波が第２カプラ１８から出力され、光検出器１４には、外力に敏感に反応して干渉が変化した干渉波と、外力による偏波変動に応じた強度の偏波変動波とを含む光波が入射する。これら２種類の光波を含む光信号が光検出器１４で光電変換され、この光検出器１４から出力される電気信号が解析装置１６に入力される。この解析装置１６の測定器では、横軸を時間に、縦軸を光のパワーにすると、光のパワーが短い周期で変化する干渉波の波形と、光のパワーがそれより長い周期で変化する偏波変動波の波形とを検出できる。
以上のように構成された第５実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
測定領域１２内の測定用光ファイバ１０ｃであるMZI１９ｃの測定用光ファイバ２０ｃ，２１ｃに、外力に応じて変動する干渉波を発生する干渉計の機能と、外力に応じて変動する偏波変動波を発生する機能と、を持たせている。これにより、振動等の外力を受けて敏感に反応し干渉波を発生するMZI１９ｃ（干渉計）と、その外力を受けて鈍感に反応し偏波変動波を発生するMZI１９ｃの測定用光ファイバ２０ｃ，２１ｃによる偏波変動とを組み合わせて振動や衝撃等の外力を検知するので、振動や衝撃等の外力の誤検知を防止することができる。また、MZI１９ｃの第１測定用光ファイバ２０ｃ，２１ｃに干渉計の機能と偏波変動波を発生する機能とを持たせているので、構成が簡単になり、製造コストが低減される。
（第６実施形態）
図６は第６実施形態に係る光ファイバセンサ１Ｅを示している。
この光ファイバセンサ１Ｅでは、図５に示す上記第５実施形態に係る光ファイバセンサ１Ｄにおいて、直線偏光性の低い光源１１に代えて、図４に示す上記第４実施形態と同様に直線偏光性の高い光源１１´を用いている。
また、直線偏光性の高い光源１１´を用いることで、この光源１１´からは直線偏光性の高い光波１３´が送出されるので、第５実施形態に係る光ファイバセンサ１Ｄにおけるデポラライザ２５および偏光子２３が不要になる。この光ファイバセンサ１Ｅにおけるその他の構成は、第５実施形態に係る光ファイバセンサ１Ｄと同様である。
以上のように構成された第６実施形態によれば、上記第５実施形態の奏する作用効果に加えて以下の作用効果を奏する。図５に示す光ファイバセンサ１Ｄにおけるデポラライザ２５および偏光子２３が不要になるので、更に構成が簡単になり、更なる製造コストの低減を図れる。
（第７実施形態）
図７は第７実施形態に係る光ファイバセンサ１Ｆを示している。
図１に示す上記第１実施形態に係る光ファイバセンサ１では、光源１１から送出される光波１３を１つの経路を通って１つの光検出器１４に入射させ、測定領域１２内において往きはMZI１９により振動等の外力を検出し、帰りは第２測定用光ファイバ２２により偏波変動で振動等の外力を検出するようにしている。
これに対して、本実施形態に係る光ファイバセンサ１Ｆでは、２つの光源（第１光源１１ａおよび第２光源１１ｂ）からそれぞれ送出される光波１３ａ，１３ｂを２つの経路（第１経路および第２経路）を通って２つの光検出器１４ａ，１４ｂにそれぞれ入射させるようにしている。第１光源１１ａおよび第２光源１１ｂは、図１に示す直線偏光性の低い光源１１と同様の光源である。
また、この光ファイバセンサ１Ｆは、第１経路では、測定領域１２内においてMZI１９により振動等の外力を検出し、第２経路では、測定領域１２内において第２測定用光ファイバ２２により偏波変動で振動等の外力を検出するようにしている。
また、光ファイバセンサ１Ｆは、光ファイバとして、測定領域１２を経由して敷設され、第１光源１１ａから送出される光波１３ａを第１光検出器１４ａへ導く第１光ファイバ１５ａと、測定領域１２を経由し敷設され、第２光源１１ｂから送出される光波１３ｂを第２光検出器１４ｂへ導く第２光ファイバ１５ｂとを有する。第１光ファイバ１５ａの途中に、MZI１９が設けられている。また、第２光ファイバ１５ｂの一部で、偏光子２３と偏光子２４との間に挟まれた区間が偏波変動検出用の第２測定用光ファイバ２２になっている。このように、光ファイバセンサ１Ｆでは、測定領域１２内の測定用光ファイバ１０ｆは、MZI１９の２本の第１測定用光ファイバ２０，２１と、偏波変動検出用の第２測定用光ファイバ２２とを有する。
このような構成を有する光ファイバセンサ１Ｆでは、第１光源１１ａから送出される光波１３ａは、第１光ファイバ１５ａを伝搬した後、第１カプラ１７で分岐されて、MZI１９の第１測定用光ファイバ２０，２１を図７で右方向へ伝搬し、第２カプラ１８で再結合して干渉する。MZI１９の第２カプラ１８からは、外力に敏感に反応した干渉波が出射される。この干渉波は、第１光ファイバ１５ａを伝搬して第１光検出器１４ａに入射する。
一方、第２光源１１ｂから送出される光波１３ｂは、第１光ファイバ１５ｂを伝搬しデポラライザ２５により非偏光状態にされた後、偏光子２３により直線偏光に変換され、この直線偏光が第２測定用光ファイバ２２を図７で右方向へ伝搬する。この第２測定用光ファイバ２２に振動や衝撃等の外力が作用すると、第２測定用光ファイバ２２を伝搬する直線偏光に偏波変動が生じる。この偏波変動波は、第２光ファイバ１５ｂを伝搬し、偏光子２４を通って第２光検出器１４ｂに入射する。
このように第１光検出器１４ａには干渉波のみを含む光波が入射し、第２光検出器１４ｂには外力による偏波変動に応じた強度の偏波変動波のみを含む光波が入射する。これらの光波は、第１光検出器１４ａおよび第２光検出器１４ｂでそれぞれ光電変換され、各光検出器から出力される電気信号が解析装置１６に入力される。
以上のように構成された第７実施形態によれば、上記第１実施形態の奏する作用効果に加えて以下の作用効果を奏する。干渉波が第１光検出器１４ａに、偏波変動波が第２光検出器１４ｂに個別に入射する。つまり、干渉波と偏波変動波の２種類の信号を２つの光検出器１４ａ、１４ｂに個別に入射させるようにしているので、解析装置１６での解析精度が上がり、振動や衝撃等の外力の検出精度が更に向上する。
図８は、図７に示す光ファイバセンサ１Ｆの変形例を示している。図８に示す光ファイバセンサ１Ｆ´では、それぞれ直線偏光性の低い光源である第１光源１１ａおよび第２光源１１ｂに代えて、それぞれ直線偏光性の高い光源である第１光源１１ａ´および第２光源１１ｂ´を用いている。この光ファイバセンサ１Ｆ´によれば、直線偏光性の高い光源である第１光源１１ａ´および第２光源１１ｂ´を用いることで、各光源からは直線偏光性の高い光波１３ａ´、１３ｂ´が送出されるので、図７に示す光ファイバセンサ１Ｆにおけるデポラライザ２５および偏光子２３が不要になるので、更に構成が簡単になり、更なる製造コストの低減を図れる。
（第８実施形態）
図９は第８実施形態に係る光ファイバセンサ１Ｇを示している。
この光ファイバセンサ１Ｇは、図７に示す上記第７実施形態に係る光ファイバセンサ１Ｆにおいて、２つの光源に代えて１つの光源１１を用い、光源１１から送出される光波１３を２つに分岐して、分岐された２つの経路（第１経路および第２経路）を通って２つの光検出器１４ａ，１４ｂに入射させるようにしている。
この光ファイバセンサ１Ｇでは、光ファイバとして、光源１１に接続された光ファイバ１５と、この光ファイバ１５が１×２カプラ（Ｙ分岐器）２７で分岐された光ファイバ１５ａおよび光ファイバ１５ｂとを有する。光ファイバ１５ａの途中に、MZI１９が設けられている。また、第２光ファイバ１５ｂの一部で、偏光子２３と偏光子２４との間に挟まれた区間が偏波変動検出用の第２測定用光ファイバ２２になっている。この光ファイバセンサ１Ｇにおけるその他の構成は、第７実施形態に係る光ファイバセンサ１Ｆと同様である。
以上のように構成された第８実施形態によれば、上記第７実施形態の奏する作用効果に加えて、以下の作用効果を奏する。一つの光源１１を使って、干渉波と偏波変動波の２種類の信号が２つの光検出器１４ａ、１４ｂに個別に入射するようにしている。このため、少ない部品点数で、振動や衝撃等の外力の検出精度を更に向上させることができる。
図１０は、図９に示す光ファイバセンサ１Ｇの変形例を示している。図１０に示す光ファイバセンサ１Ｇ´では、直線偏光性の高い光源である光源１１´を用いている。この光ファイバセンサ１Ｇ´によれば、直線偏光性の高い光源１１´を用いることで、図９に示す光ファイバセンサ１Ｇにおけるデポラライザ２５および偏光子２３が不要になるので、更に構成が簡単になり、更なる製造コストの低減を図れる。
（第９実施形態）
図１１は第９実施形態に係る光ファイバセンサ１Ｈを示している。
この光ファイバセンサ１Ｈは、図５に示す上記第５実施形態に係る光ファイバセンサ１Ｄにおいて、MZI１９ｃに代えて、２×２カプラ３０と光ファイバリング３１とで構成される光ファイバリング型干渉計３２を用い、光ファイバリング３１の一部を測定領域１２内に配置してある。光源１１とカプラ３０との間の光ファイバ１５にデポラライザ２５および偏光子２３が設けられている。そして、カプラ３０と光検出器１４との間の光ファイバ１５に偏光子２４が設けられている。２×２カプラ３０は、例えば３dBカプラ等の方向性結合器である。
このように、光ファイバリング型干渉計３２の光ファイバリング３１を偏光子２３と偏光子２４で挟んだ構成にすることで、測定領域１２内の測定用光ファイバ１０ｈである光ファイバリング３１に、外力に応じて変動する干渉波を発生する干渉計の機能と、外力に応じて変動する偏波変動波を発生する機能と、を持たせている。この光ファイバセンサ１Ｈでは、光源１１から送出される光波１３は、デポラライザ２５により非偏光状態にされた後、偏光子２３により直線偏光に変換される。この直線偏光は、カプラ３０によって等分され、光ファイバリング３１を右回りおよび左周りに伝搬する。光ファイバリング３１を右回りおよび左回りにそれぞれ伝搬した直線偏光は、カプラ３０で再結合して干渉し、この干渉波がカプラ３０から出射され、光ファイバ１５および偏光子２４を通って光検出器１４に入射する。
光ファイバリング３１に何も外力が作用しなければ、カプラ３０での右回りの直線偏光と左回りの直線偏光との干渉は一定で安定し、カプラ３０に入射した直線偏光がそのままの強度でカプラ３０から偏光子２４へ出射される。光ファイバリング３１に振動や衝撃等の外力が加わると、その外力に敏感に反応してカプラ３０での干渉が変化し、カプラ３０からの出射光の強度が変化する。このようにして、光ファイバリング型干渉計３２のカプラ３０からは、外力に敏感に反応した干渉波が出射される。
これと共に、光ファイバリング３１に振動や衝撃等の外力が作用すると、光ファイバリング３１を右回りおよび左周りにそれぞれ伝搬する直線偏光に偏波変動が生じ、偏波変動波がカプラ３０から出射され、光ファイバ１５および偏光子２４を介して光検出器１４に入射する。
このように、外力に敏感に反応した干渉波と、偏波変動波の両方がカプラ３０から出射され、光検出器１４には、外力に敏感に反応して干渉が変化した干渉波と、外力による偏波変動に応じた強度の偏波変動波とが入射する。これらの光波を含む光が光検出器１４で光電変換され、この光検出器１４から出力される電気信号が解析装置１６に入力される。この解析装置１６では、横軸を時間に、縦軸を光のパワーにすると、光のパワーが短い周期で変化する干渉波の波形と、光のパワーがそれより長い周期で変化する偏波変動波の波形とを検出できる。
以上のように構成された第９実施形態によれば、振動等の外力を受けて敏感に反応し干渉波を発生する光ファイバリング型干渉計３２（干渉計）と、その外力を受けて鈍感に反応し偏波変動波を発生する光ファイバリング型干渉計３２の光ファイバリング３１とを組み合わせて振動や衝撃等の外力を検知することができると共に、構成が簡単になり、製造コストが低減される。
（第１０実施形態）
図１２は第１０実施形態に係る光ファイバセンサ１Ｉを示している。
この光ファイバセンサ１Ｉは、図１１に示す上記第９実施形態に係る光ファイバセンサ１Ｈにおいて、直線偏光性の低い光源１１に代えて、図４に示す第４実施形態に係る光ファイバセンサ１Ｃと同様の直線偏光性の高い光源１１´を用いている。
また、直線偏光性の高い光源１１´を用いることで、この光源１１´からは直線偏光性の高い光波１３´が送出されるので、第９実施形態に係る光ファイバセンサ１Ｈにおけるデポラライザ２５および偏光子２３が不要になる。この光ファイバセンサ１Ｉにおけるその他の構成は、光ファイバセンサ１Ｈと同様である。
以上のように構成された第１０実施形態によれば、上記第９実施形態の奏する作用効果に加えて以下の作用効果を奏する。図１１に示す光ファイバセンサ１Ｈにおけるデポラライザ２５および偏光子２３が不要になるので、更に構成が簡単になり、更なる製造コストの低減を図れる。
上記第１乃至第１０実施形態では、振動や衝撃等の外力を検出する光ファイバセンサについて説明したが、以下の各実施形態では、例えば落石検知や侵入検知に用いられ、振動や衝撃等の外力の発生位置を精度良く検出できるようにした光ファイバセンサについて説明する。
（第１１実施形態）
図１３は第１１実施形態に係る光ファイバセンサ１Ｊを示している。
この光ファイバセンサ１Ｊは、光源１１と、外力を検出する測定領域１２を経由して敷設された光ファイバと、光源１１から送出され光ファイバを伝搬した光波を受光する２つの光検出器（第１光検出器１４ａおよび第２光検出器１４ｂ）と、光ファイバの一部を成し、測定領域１２に設けられた測定用光ファイバ１０ｊと、２つの光検出器の各出力を処理する解析装置１６とを備える。光源１１は直線偏光性の低い光源である。各光検出器１４ａ，１４ｂは、例えばフォトダイオード（Photo Diode: PD）などの受光素子である。
この光ファイバセンサ１Ｊでは、測定領域１２内の測定用光ファイバ１０ｊは、MZI１９ｃの２本の平行な測定用光ファイバ２０ｃ，２１ｃを備えている。MZI１９ｃの測定用光ファイバ２０ｃ，２１ｃを偏光子２３と偏光子２４ａ，２４ｂで挟むことにより、測定用光ファイバ２０ｃ，２１ｃに、外力に応じて変動する干渉波を発生する干渉計の機能と、外力に応じて変動する偏波変動波を発生する機能との両方を持たせるようにしている。つまり、MZI１９ｃの測定用光ファイバ２０ｃ，２１ｃを左周り（図１３で左方向）に伝搬する左回りの光と、測定用光ファイバ２０ｃ，２１ｃを右周りに伝搬する右回りの光の両方は、測定用光ファイバ２０ｃ，２１ｃに加わる外力により、干渉状態が変化すると共に偏波が変動するように構成されている。
また、この光ファイバセンサ１Ｊは、光源１１から送出される光波１３を分岐して測定用光ファイバ２０ｃ，２１ｃ中を互いに異なる方向に伝搬させ、測定用光ファイバ２０ｃ，２１ｃ中を互いに異なる方向に伝搬した２つの光をそれぞれ第１光検出器１４ａおよび第２光検出器１４ｂに入射させる手段を備えている。この手段は、光源１１に接続された光ファイバ１５から分岐された２つの光ファイバ１５ｃ，１５ｄと、２つの光サーキュレータ３５，３６と、を備える。左周りの光である第１光波３８が第１光検出器１４ａで受光され、かつ、右回りの光である第２光波３９が第２光検出器１４ｂで受光されるように構成されている。
また、光ファイバセンサ１Ｊでは、光サーキュレータ３５は、３つの端子を有し、光ファイバ１５ｃと、MZI１９ｃの第２カプラ１８に接続された光ファイバ１５ｅと、光ファイバ１５ｆとの間に接続されている。光ファイバ１５ｆは、偏光子２４ｂを介して第２光検出器１４ｂに接続されている。
一方、光サーキュレータ３６は、３つの端子を有し、光ファイバ１５ｄと、MZI１９ｃの第１カプラ１７に接続された光ファイバ１５ｇと、光ファイバ１５ｈとの間に接続されている。光ファイバ１５ｈは、偏光子２４ａを介して第１光検出器１４ａに接続されている。
MZI１９ｃの第１カプラ１７は、光ファイバ１５ｇ、光サーキュレータ３６、光ファイバ１５ｄ、および、偏光子２３およびデポラライザ２５が設けられた光ファイバ１５を介して光源１１に接続されている。また、MZI１９ｃの第２カプラ１８は、光ファイバ１５ｅ、光サーキュレータ３５、光ファイバ１５ｃおよび光ファイバ１５を介して光源１１に接続されている。
この光ファイバセンサ１Ｊでは、測定領域１２を経由して敷設され、光源１１から送出される光波１３を２つの経路に分けて２つの光検出器１４ａ，１４ｂへ導く光ファイバは、次の２つの経路（第１経路および第２経路）を構成している。
（１）光源１１から送出される光波１３を光検出器１４ａへ導く第１経路は、光源１１に接続された光ファイバ１５、光ファイバ１５ｃ、光サーキュレータ３５を介して光ファイバ１５ｃに接続された光ファイバ１５ｅ、MZI１９ｃの測定用光ファイバ２０ｃ，２１ｃ、光ファイバ１５ｇ、および光サーキュレータ３６を介して光ファイバ１５ｇに接続された光ファイバ１５ｈを有する。
（２）光源１１から送出される光波１３を光検出器１４ｂへ導く第２経路は、光ファイバ１５、光ファイバ１５ｄ、光ファイバ１５ｇ、MZI１９ｃの測定用光ファイバ２０ｃ，２１ｃ、光ファイバ１５ｅ、および光サーキュレータ３５を介して光ファイバ１５ｅに接続された光ファイバ１５ｆを有する。このような構成を有する光ファイバセンサ１Ｊでは、光源１１から送出される光波１３が、光ファイバ１５を伝搬し、デポラライザ２５により非偏光状態にされた後、偏光子２３により直線偏光に変換される。この直線偏光の光は、光ファイバ１５ｃ，１５ｄに分岐されて、２つの経路をそれぞれ進む。
光ファイバ１５ｃに進んだ直線偏光の光は、光サーキュレータ３５を通過して光ファイバ１５ｅを伝搬した後、第２カプラ１８で分岐されてMZI１９ｃの測定用光ファイバ２０ｃ，２１ｃ中を図１３で左方向へ伝搬し、第１カプラ１７で再結合して干渉する。この第１カプラ１７から出射される光波（左周りの光）は、光ファイバ１５ｇを図１３で左方向へ伝搬した後、光サーキュレータ３６を通過して光ファイバ１５ｈを伝搬し、さらに、偏光子２４ａを通過して第１光検出器１４ａに入射する。この第１光検出器１４ａには、ファイバ線路２０ｃ，２１ｃ中を図１３で左方向へ伝搬して第１カプラ１７から出射される光波（左周りの光）で、外力に敏感に反応した干渉波Ａと偏波変動波を含む第１光波３８が入射する。
一方、光ファイバ１５ｄに進んだ直線偏光の光は、光サーキュレータ３６を通過して光ファイバ１５ｇを図１３で右方向へ伝搬し、第１カプラ１７で分岐されてMZI１９ｃの測定用光ファイバ２０ｃ，２１ｃ中を図１１で右方向へ伝搬し、第２カプラ１８で再結合して干渉する。この第２カプラ１８から出射される光波（右回りの光）は、光ファイバ１５ｅを図１３で左方向へ伝搬した後、光サーキュレータ３５を通過して光ファイバ１５ｆを伝搬し、さらに、偏光子２４ｂを通過して第２光検出器１４ｂに入射する。この第２光検出器１４ｂには、測定用光ファイバ２０ｃ，２１ｃ中を図１３で右方向へ伝搬して第２カプラ１８から出射される光波（右周りの光）で、外力に敏感に反応した干渉波Ｂと偏波変動波を含む第２光波３９が入射する。
光検出器１４ａ，１４ｂからは、第１光波３８、第２光波３９がそれぞれ光電変換された第１電気信号、第２電気信号が出力されて解析装置１６に入力される。この解析装置１６では、これら２つの電気信号の波形を検出できる。各電気信号の波形には、横軸を時間に、縦軸を光のパワーにすると、光のパワーが短い周期で変化する干渉波の波形と、光のパワーがそれより長い周期で変化する偏波変動波の波形とがそれぞれ含まれている。
第１光波３８と第２光波３９は、同じ光源１１から送出される光波１３を２つに分けて同じ測定用光ファイバ２０ｃ，２１ｃを双方向に伝搬した光であるので、第１光波３８に含まれる干渉波Ａと第２光波３９に含まれる干渉波Ｂは、似た波形になる。
また、第１光波３８と第２光波３９は、同じ偏光状態を持つ２つの光、つまり同じ光波１３を偏光子２３で直線偏光に変換して分岐した直線偏光の光を、同じ測定用光ファイバ２０ｃ，２１ｃを双方向に伝搬した光であるので、各光波３８，３９にそれぞれ含まれる偏波変動波は、似た波形になる。つまり、同じ測定用光ファイバ２０ｃ，２１ｃに加わる外力の変化により偏波が変動するので、２つの光波３８，３９に対して同じ様に変化する偏波変動波形が得られる。
解析手段としての解析装置１６は、例えばオシロスコープとパーソナルコンピュータ(ＰＣ)等の演算処理装置とを備える。この解析装置１６は、例えば、第１電気信号、第２電気信号にそれぞれ含まれる２種類の波形（干渉波の波形と偏波変動波の波形）に基づいて、振動や衝撃等の外力を検知する。つまり、これらの波形から振動等の外力が測定領域１２内に加わったか否かを判定する。
また、解析装置１６は、第１電気信号、第２電気信号にそれぞれ含まる２種類の波形のうち、干渉波Ａの波形と干渉波Ｂの波形からそれぞれ特異点を検出し、両波形Ａ，Ｂの特異点の時間差を計測し、その時間差に基づき測定領域１２における外力を受けた位置或いは区間を特定する。例えば、２つの電気信号にそれぞれ含まれる各干渉波Ａ，Ｂの波形のレベルを調節することで、それぞれピークを持つ干渉波の波形が得られ、これら２つの干渉波の波形の時間差を計算することで、測定用光ファイバ２０ｃ，２１ｃのどの位置で振動等の外力を受けたか、その外力を受けた位置が分かる。
以上のように構成された第１１実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
測定領域１２内の測定用光ファイバ１０ＪであるMZI１９ｃの２本の測定用光ファイバ２０ｃ，２１ｃに、外力に応じて変動する干渉波を発生する干渉計の機能と、外力に応じて変動する偏波変動波を発生する機能と、を持たせている。同じ光源１１から送出される光波１３を２つに分けて同じ測定用光ファイバ２０ｃ，２１ｃ中を双方向に伝搬させ、２つの光検出器１４ａ，１４ｂで受光させるようにしている。そして、解析装置１６では、２つの電気信号にそれぞれ含まる２種類の波形のうち、干渉波Ａ，Ｂの波形からそれぞれ特異点を検出し、その特異点の時間差を計測し、その時間差に基づき測定領域１２における外力を受けた位置或いは区間を特定する。このような構成により、干渉の変化と偏波変動とを組み合わせて、つまり、振動等の外力を受けて敏感に反応し干渉波を発生するMZI１９ｃ（干渉計）と、その外力を受けて鈍感に反応し偏波変動波を発生するMZI１９ｃの測定用光ファイバ２０ｃ，２１ｃとを組み合わせて振動や衝撃等の外力を検知するので、振動や衝撃等の外力の誤検知を防止することができる。
また、偏波変動だけだと大雑把な位置しか検出できないが、左回りの光である第１光波３８の干渉波形と右回りの光である第２光波３９の干渉波形からそれぞれ特異点を検出し、その特異点の時間差を計測し、その時間差に基づき測定領域１２における外力を受けた位置或いは区間を特定するので、詳細な位置検出が可能になり、外力発生位置の分解能が向上する。換言すると、詳細な位置検出は、MZI１９ｃでの干渉で発生する２つの信号の時間差により得ることにより、詳細な位置検出が可能になる。
また、MZI１９ｃの測定用光ファイバ２０ｃ，２１ｃに干渉計の機能と偏波変動波を発生する機能とを持たせているので、構成が簡単になり、製造コストが低減される。
図１４は、図１３に示す光ファイバセンサ１Ｊの変形例を示している。図１４に示す光ファイバセンサ１Ｊ´では、直線偏光性の高い光源である光源１１´を用いることで、図１３に示す光ファイバセンサ１Ｊにおけるデポラライザ２５および偏光子２３が不要になる。これにより、更に構成が簡単になり、更なる製造コストの低減を図れる。
（第１２実施形態）
図１５は第１２実施形態に係る光ファイバセンサ１Ｋを示している。
この光ファイバセンサ１Ｋでは、測定領域１２内の測定用光ファイバ１０ｋが、外力に応じて変動する干渉波を発生する干渉計の機能と、外力に応じて変動する偏波変動波を発生する機能と、を備えている。測定用光ファイバ１０ｋは、MZI１９の２本の平行な第１測定用光ファイバ２０，２１と、偏波変動検出用の第２測定用光ファイバ２２と、を備えている。
MZI１９は、第１測定用光ファイバ２０，２１に加わる外力に応じて変動する干渉波を発生する干渉計の機能を果たす。つまり、第１測定用光ファイバ２０，２１を左周り（図１５で左方向）に伝搬する左回りの光と、第１測定用光ファイバ２０，２１を右周りに伝搬する右回りの光の両方は、第１測定用光ファイバ２０，２１に加わる外力により、干渉状態が変化する。
また、第２測定用光ファイバ２２を偏光子２３と偏光子２４で挟むことにより、第２測定用光ファイバ２２が、外力に応じて変動する偏波変動波を発生する機能を果たす。つまり、偏光子２３と偏光子２４で挟まれた第２測定用光ファイバ２２が偏波変動を検出する測定領域となり、第２測定用光ファイバ２２を左周りに伝搬する左回りの光と、第１測定用光ファイバ２０，２１を右周りに伝搬する右回りの光の両方は、第２測定用光ファイバ２２に加わる外力により、偏波が変動するように構成されている。
また、この光ファイバセンサ１Ｋは、光源１１から送出される光波１３を分岐して第１測定用光ファイバ２０，２１および第２測定用光ファイバ２２中を互いに異なる方向に伝搬させ、互いに異なる方向に伝搬した２つの光をそれぞれ第１光検出器１４ａおよび第２光検出器１４ｂに入射させる手段を備えている。この手段は、光源１１に接続された光ファイバ１５から分岐された２つの光ファイバ１５ｃ，１５ｄと、２つの光サーキュレータ３５，３６と、を備える。
光サーキュレータ３５は、３つの端子を有し、光ファイバ１５ｃと、第２測定用光ファイバ２２の一端側に接続された光ファイバ１５ｉと、第２光検出器１４ｂに接続された光ファイバ１５ｆとの間に接続されている。第２測定用光ファイバ２２の他端側は、光ファイバ１５ｊを介してMZI１９の第２カプラ１８に接続されている。この光ファイバ１５ｊに偏光子２３が、光ファイバ１５ｉに偏光子２４がそれぞれ設けられている。
一方、光サーキュレータ３６は、３つの端子を有し、光ファイバ１５ｄと、MZI１９の第１カプラ１７に接続された光ファイバ１５ｇと、第１光検出器１４ａに接続された光ファイバ１５ｈとの間に接続されている。
MZI１９の第１カプラ１７は、光ファイバ１５ｇ、光サーキュレータ３６、光ファイバ１５ｄ、およびデポラライザ２５が設けられた光ファイバ１５を介して光源１１に接続されている。また、MZI１９の第２カプラ１８は、光ファイバ１５ｊ、第２測定用光ファイバ２２、光ファイバ１５ｉ、光サーキュレータ３５、光ファイバ１５ｃ、および光ファイバ１５を介して光源１１に接続されている。
この光ファイバセンサ１Ｋでは、測定領域１２を経由して敷設され、光源１１から送出される光波１３を２つの経路に分けて２つの光検出器１４ａ，１４ｂへ導く光ファイバは、次の２つの経路（第１経路および第２経路）を構成している。
（１）光源１１から送出される光波１３を光検出器１４ａへ導く第１経路は、光源１１に接続された光ファイバ１５、光ファイバ１５ｃ、光ファイバ１５ｉ、第２測定用光ファイバ２２、光ファイバ１５ｊ、MZI１９の第１測定用光ファイバ２０，２１、光ファイバ１５ｇ、および光ファイバ１５ｈを有する。
（２）光源１１から送出される光波１３を光検出器１４ｂへ導く第２経路は、光源１１に接続された光ファイバ１５、光ファイバ１５ｄ、光ファイバ１５ｇ、MZI１９の第１測定用光ファイバ２０ｃ，２１ｃ、光ファイバ１５ｊ、第２測定用光ファイバ２２、光ファイバ１５ｉ、および光ファイバ１５ｆを有する。このような構成を有する光ファイバセンサ１Ｋでは、光源１１から送出される光波１３が、光ファイバ１５を伝搬し、デポラライザ２５により非偏光状態にされる。この非偏光の光は、光ファイバ１５ｃ，１５ｄに分岐されて、２つの経路をそれぞれ進む。
光ファイバ１５ｃに進んだ非偏光の光は、光サーキュレータ３５を通過して光ファイバ１５ｉを伝搬し、偏光子２４により直線偏光の光に変換される。この直線偏光の光は、第２測定用光ファイバ２２中を図１５で右方向へ伝搬し、光ファイバ１５ｊを伝搬し偏光子２３を通過する。偏光子２３を通過した光は、MZI１９の第２カプラ１８で分岐されてMZI１９の第１測定用光ファイバ２０，２１を図１５で左方向へ伝搬し、第１カプラ１７で再結合して干渉する。
第１カプラ１７から出射される光波（左周りの光）は、光ファイバ１５ｇを図１５で左方向へ伝搬した後、光サーキュレータ３６を通過して光ファイバ１５ｈを伝搬し、第１光検出器１４ａに入射する。この第１光検出器１４ａには、第２ファイバ線路２２およびMZI１９の第１測定用光ファイバ２０，２１の順に伝搬して第１カプラ１７から出射される光波（左周りの光）で、外力に敏感に反応した干渉波Ａと偏波変動波を含む第１光波３８が入射する。
一方、光ファイバ１５ｄに進んだ非偏光の光は、光サーキュレータ３６を通過して光ファイバ１５ｇを図１５で右方向へ伝搬し、第１カプラ１７で分岐されてMZI１９の第１測定用光ファイバ２０，２１中を図１５で右方向へ伝搬し、第２カプラ１８で再結合して干渉する。この第２カプラ１８から出射される光波（右回りの光）は、光ファイバ１５ｊを伝搬し、偏光子２３により直線偏光の光に変換された後、第２測定用光ファイバ２２を図１５で左方向へ伝搬し、さらに、光ファイバ１５ｉを伝搬し、偏光子２４を通過する。偏光子２４を通過した光は、光サーキュレータ３５を通過し、光ファイバ１５ｆを伝搬して第２光検出器１４ｂに入射する。この第１光検出器１４ｂには、MZI１９の第１測定用光ファイバ２０，２１および第２ファイバ線路２２の順に伝搬した光波（右周りの光）で、外力に敏感に反応した干渉波Ｂと偏波変動波を含む第２光波３９が入射する。
以上のように構成された第１２実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
干渉の変化と偏波変動とを組み合わせて振動や衝撃等の外力を検知するので、振動や衝撃等の外力の誤検知を防止することができる。また、左回りの光である第１光波３８の干渉波形と右回りの光である第２光波３９の干渉波形からそれぞれ特異点を検出し、その特異点の時間差を計測し、その時間差に基づき測定領域１２における外力を受けた位置或いは区間を特定するので、詳細な位置検出が可能になり、外力発生位置の分解能が向上する。換言すると、詳細な位置検出は、MZI１９ｃでの干渉で発生する２つの信号の時間差により得ることにより、詳細な位置検出が可能になる。
図１６は、図１５に示す光ファイバセンサ１Ｋの変形例を示している。図１６に示す光ファイバセンサ１Ｋ´では、直線偏光性の高い光源である光源１１´を用いている。また、光源１１´からは直線偏光性の高い光波１３´が送出され、この光波１３´が第２測定用光ファイバ２２を右回りおよび左回りに伝搬する。そのため、光ファイバセンサ１Ｋ´では、図１５に示す光ファイバセンサ１Ｋにおける偏光子２３，２４に代えて、第１光検出器１４ａの直前に第１の偏光子２４ａが、第２光検出器１４ｂの直前に第２の偏光子２４ｂがそれぞれ設けられている。
この光ファイバセンサ１Ｋ´によれば、偏光子の数は図１５に示す光ファイバセンサ１Ｋと同じ２個であるが、直線偏光性の高い光源１１´を用いることで、光ファイバセンサ１Ｋにおけるデポラライザ２５が不要になるので、更に構成が簡単になり、更なる製造コストの低減を図れる。
（第１３実施形態）
図１７は第１３実施形態に係る光ファイバセンサ１Ｌを示している。
この光ファイバセンサ１Ｌでは、測定領域１２内の測定用光ファイバ１０ｌは、１×２の第１カプラ１７ａ、２×２の第２カプラ１８ａ、および両カプラ１７ａ，１８ａ間に接続された２本の平行な第１測定用光ファイバ２０ｌ，２１ｌを有するMZI１９ｌの第１測定用光ファイバ２０ｌ，２１ｌと、第２測定用光ファイバ２２ｌとを備える。MZI１９ｌの第１測定用光ファイバ２０ｌ，２１ｌは、これに加わる外力に応じて変動する干渉波を発生する干渉計の機能を果たす。つまり、第１測定用光ファイバ２０ｌ，２１ｌを左周り（図１７で左方向）に伝搬する左回りの光と、第１測定用光ファイバ２０ｌ，２１ｌを右周りに伝搬する右回りの光の両方は、測定用光ファイバ２０ｌ，２１ｌに加わる外力により、干渉状態が変化する。
第２測定用光ファイバ２２ｌを偏光子２３と偏光子２４で挟むことにより、第２測定用光ファイバ２２ｌが、外力に応じて変動する偏波変動波を発生する機能を果たす。つまり、偏光子２３と偏光子２４で挟まれた第２測定用光ファイバ２２が偏波変動を検出する測定領域となっている。
また、この光ファイバセンサ１Ｌでは、光源１１から送出される光波１３を分岐してMZI１９ｌの第１測定用光ファイバ２０ｌ，２１ｌ中を互いに異なる方向に伝搬させ、第１測定用光ファイバ２０ｌ，２１ｌ中を互いに異なる方向に伝搬した２つの光（左周りの光と右回りの光）をそれぞれ第１光検出器１４ａおよび第２光検出器１４ｂに入射させるようにしている。第１光検出器１４ａで受光される第１光波（左回りの光）４１は、干渉波Ａのみを含んでいる。また、第２光検出器１４ｂで受光される第２光波（右回りの光）４２も、干渉波Ｂのみを含んでいる。そして、偏光子２３と偏光子２４で挟まれた偏波変動検出用の第２測定用光ファイバ２２ｌを伝搬した光（第３光波４３）を、第３光検出器１４ｃに入射させるようにしている。この第３光波４３は、偏波変動波のみを含んでいる。
このように、光ファイバセンサ１Ｌでは、干渉波Ａのみを含む第１光波（左回りの光）４１を第１光検出器１４ａに入射させ、干渉波Ｂのみを含む第２光波（右回りの光）４２を第２光検出器１４ｂに入射させ、そして、偏波変動波のみを含む第３光波４３を第３光検出器１４ｃに入射させるようにしている。
また、この光ファイバセンサ１Ｌでは、光源１１から送出される光波１３を分岐して第１測定用光ファイバ２０ｌ，２１ｌ中を互いに異なる方向に伝搬させ、第１測定用光ファイバ２０ｌ，２１ｌ中を互いに異なる方向に伝搬した２つの光をそれぞれ第１光検出器１４ａおよび第２光検出器１４ｂに入射させる手段を備えている。この手段は、光源１１に接続された光ファイバ１５から分岐された２つの光ファイバ１５ｃ，１５ｄと、２つの光サーキュレータ３５，３６と、を備える。
光サーキュレータ３５は、３つの端子を有し、光ファイバ１５ｃと、２×２の第２カプラ１８ａの２つの入出力端子４１，４２の一方（入出力端子４１）に接続された光ファイバ１５ｋと、第２光検出器１４ｂに接続された光ファイバ１５ｆとの間に接続されている。第２カプラ１８ａの入出力端子４１，４２の他方（入出力端子４２）は、偏光子２３が設けられている光ファイバ１５ｍを介して第２測定用光ファイバ２２ｋの他端側（図１７で右側）に接続されている。第２測定用光ファイバ２２ｋの一端側は、光ファイバ１５ｎを介して第３光検出器１４ｃに接続されている。光ファイバ１５ｍに偏光子２３が、光ファイバ１５ｎに偏光子２４がそれぞれ設けられている。
一方、光サーキュレータ３６は、３つの端子を有し、光ファイバ１５ｄと、MZI１９ｌの第１カプラ１７ａに接続された光ファイバ１５ｇと、第１光検出器１４ａに接続された光ファイバ１５ｈとの間に接続されている。
MZI１９ｌの第１カプラ１７ａは、光ファイバ１５ｇ、光サーキュレータ３６、光ファイバ１５ｄ、および、デポラライザ２５が設けられた光ファイバ１５を介して光源１１に接続されている。また、MZI１９ｌの第２カプラ１８ａの一方の入出力端子４１は、ファイバ１５ｌ、光サーキュレータ３５、光ファイバ１５ｃ、および光ファイバ１５を介して光源１１に接続されている。
この光ファイバセンサ１Ｌは、光源１１から送出される光波１３を、測定領域１２を経由して、３つの光検出器１４ａ，１４ｂ，１４ｃへそれぞれ導く以下の３つの経路を有する。
（１）光源１１から送出される光波１３を第１光検出器１４ａへ導く第１経路は、光源１１に接続されデポラライザ２５が設けられた光ファイバ１５、光ファイバ１５ｃ、光サーキュレータ３５、光ファイバ１５ｌ、第２カプラ１８ａの入出力端子４１、第１測定用光ファイバ２０ｌ，２１ｌ、第１カプラ１７ａ、光ファイバ１５ｇ、光サーキュレータ３６、および光ファイバ１５ｈを有する。
（２）光源１１から送出される光波１３を第２光検出器１４ｂへ導く第２経路は、光ファイバ１５、光ファイバ１５ｄ、光サーキュレータ３６、光ファイバ１５ｇ、第１カプラ１７ａ、第１測定用光ファイバ２０ｌ，２１ｌ、第２カプラ１８ａの入出力端子４１、光ファイバ１５ｌ、光サーキュレータ３５、および光ファイバ１５ｆを有する。
（３）光源１１から送出される光波１３を第３光検出器１４ｃへ導く第３経路は、光ファイバ１５、光ファイバ１５ｄ、光サーキュレータ３６、光ファイバ１５ｇ、第１カプラ１７ａ、第１測定用光ファイバ２０ｌ，２１ｌ、第２カプラ１８ａの入出力端子４２、光ファイバ１５ｍ、第２測定用光ファイバ２２ｌ、および光ファイバ１５ｎを有する。このような構成を有する光ファイバセンサ１Ｋでは、光源１１から送出される光波１３が、光ファイバ１５を伝搬し、デポラライザ２５により非偏光状態にされる。この非偏光の光は、光ファイバ１５ｃ，１５ｄに分岐されて２つの経路を進む。
光ファイバ１５ｃに進んだ非偏光の光は、光サーキュレータ３５を通過して光ファイバ１５ｌを伝搬し、第２カプラ１８ａの入出力端子４１に入射し、第２カプラ１８ａで分岐されてMZI１９ｌの第１測定用光ファイバ２０ｌ，２１ｌを図１７で左方向へ伝搬し、第１カプラ１７ａで再結合して干渉する。
第１カプラ１７ａから出射される光波（左周りの光）は、光ファイバ１５ｇを伝搬した後、光サーキュレータ３６を通過して光ファイバ１５ｈを伝搬し、第１光検出器１４ａに入射する。この第１光検出器１４ａには、MZI１９ｌの第１測定用光ファイバ２０ｌ，２１ｌを左方向へ伝搬した光で、外力に敏感に反応した干渉波Ａのみを含む第１光波（左周りの光）４１が入射する。
一方、光ファイバ１５ｄに進んだ非偏光の光は、光サーキュレータ３６を通過して光ファイバ１５ｇを図１７で右方向へ伝搬し、第１カプラ１７ａで分岐されてMZI１９の第１測定用光ファイバ２０ｌ，２１ｌ中を図１７で右方向へ伝搬し、第２カプラ１８ａで再結合して干渉する。
第２カプラ１８ａの２つの入出力端子４１，４２の一方（入出力端子４１）から出射される光波（右回りの光）は、光ファイバ１５ｋを伝搬した後、光サーキュレータ３５を通過し、光ファイバ１５ｆを伝搬し、第２光検出器１４ｂに入射する。この第２光検出器１４ｂには、MZI１９ｌの第１測定用光ファイバ２０ｌ，２１ｌを右方向へ伝搬した光で、外力に敏感に反応した干渉波Ｂのみを含む第１光波（右周りの光）４２が入射する。
そして、第２カプラ１８ａの２つの入出力端子４１，４２の他方（入出力端子４２）から出射される光波は、光ファイバ１５ｍを伝搬し偏光子２３により直線偏光の光に変換された後、第２測定用光ファイバ２２ｌを図１７で左方向へ伝搬し、さらに、光ファイバ１５ｎを伝搬し、偏光子２４を通過して第３光検出器１４ｃに入射する。この第３光検出器１４ｃには、第２ファイバ線路２２ｌを伝搬した偏波変動波のみを含む第３光波４３が入射する。
以上のように構成された第１３実施形態によれば、上記第１２実施形態の奏する作用効果に加えて、以下の作用効果を奏する。干渉波Ａのみを含む第１光波（左周りの光）４１、干渉波Ｂのみを含む第２光波（右周りの光）４２、および偏波変動波のみを含む第３光波４３を、それぞれ第１光検出器１４ａ、第２光検出器１４ｂ、および第２光検出器１４ｃで個別に受光するようにしている。このため、図１５に示す第１２実施形態のように、干渉波Ａと偏波変動波を含む第１光波３８、干渉波Ｂと偏波変動波を含む第２光波３９が、２つの検出器１４ａ、１４ｂで受光される構成に比べて、解析がし易くなり、位置検出精度が更に上がる。
図１８は、図１７に示す光ファイバセンサ１Ｌの変形例を示している。図１８に示す光ファイバセンサ１Ｌ´では、直線偏光性の高い光源である光源１１´を用いることで、図１７に示す光ファイバセンサ１Ｌにおけるデポラライザ２５および偏光子２３が不要になるので、更に構成が簡単になり、更なる製造コストの低減を図れる。
（第１４実施形態）
図１９は第１４実施形態に係る光ファイバセンサ１Ｍを示している。
この光ファイバセンサ１Ｍは、図１３に示す第１１実施形態に係る光ファイバセンサ１Ｊにおいて、MZI１９ｃに代えて、２×２の第１カプラ１７ｍと２×２の第２カプラ１８ｍを有するMZI１９ｍを用いて、干渉波Ａと偏波変動波を含む第１光波３８、干渉波Ｂと偏波変動波を含む第２光波３９が、２つの検出器１４ａ、１４ｂで受光されるように構成したものである。
この光ファイバセンサ１Ｍでは、測定領域１２内の測定用光ファイバ１０ｍは、２×２の第１カプラ１７ｍ、２×２の第２カプラ１８ｍ、および両カプラ１７ｍ，１８ｍ間に接続された２本の平行な測定用光ファイバ２０ｍ，２１ｍを有するMZI１９ｍの測定用光ファイバ２０ｍ，２１ｍを備える。
２×２の第１カプラ１７ｍの２つの入出力端子４３、４４の一方（入出力端子４３）は、光ファイバ１５ｄ、および、偏光子２３とデポラライザ２５が設けられた光ファイバ１５を介して光源１１に接続されている。第１カプラ１７ｍの２つの入出力端子４３．４４の他方（入出力端子４４）は、偏光子２４ａが設けられた光ファイバ１５ｈを介して第１光検出器１４ａに接続されている。
２×２の第２カプラ１８ｍの２つの入出力端子４５，４６の一方（入出力端子４５）は、光ファイバ１５ｃ、および、偏光子２３とデポラライザ２５が設けられた光ファイバ１５を介して光源１１に接続されている。２×２の第２カプラ１８ｍの２つの入出力端子４５，４６の他方（入出力端子４６）は、偏光子２４ｂが設けられた光ファイバ１５ｆを介して第２光検出器１４ｂに接続されている。光ファイバセンサ１Ｍのその他の構成は、図１３に示す第１１実施形態に係る光ファイバセンサ１Ｊと同様である。
このような構成を有する光ファイバセンサ１Ｍでは、光源１１から送出される光波１３が、光ファイバ１５を伝搬し、デポラライザ２５により非偏光状態にされた後、偏光子２３により直線偏光に変換される。この直線偏光の光は、光ファイバ１５ｃ，１５ｄに分岐されて、２つの経路をそれぞれ進む。
光ファイバ１５ｃに進んだ直線偏光の光は、第２カプラ１８ｍの入出力端子４５に入射し、第２カプラ１８ｍで分岐されて測定用光ファイバ２０ｍ，２１ｍを図１９で左方向へ伝搬し、第１カプラ１７ｍで再結合して干渉する。この第１カプラ１７ｍの入出力端子４４から出射される光波（左周りの光）は、光ファイバ１５ｈを伝搬し、偏光子２４ａを通過して第１光検出器１４ａで受光される。
一方、光ファイバ１５ｄに進んだ直線偏光の光は、第１カプラ１７ｍの入出力端子４３に入射し、第１カプラ１７ｍで分岐されて測定用光ファイバ２０ｍ，２１ｍを図１９で右方向へ伝搬し、第２カプラ１８ｍで再結合して干渉する。この第２カプラ１８ｍの入出力端子４６から出射される光波（左周りの光）は、光ファイバ１５ｆを伝搬し、偏光子２４ｂを通過して第２光検出器１４ｂで受光される。
以上のように構成された第１４実施形態によれば、上記第１１実施形態の奏する作用効果に加えて、以下の作用効果を奏する。２×２の第１カプラ１７ｍと２×２の第２カプラ１８ｍを有するMZI１９ｍを用いることで、図１３に示す光ファイバセンサ１Ｊにおける２つの光サーキュレータ３５，３６が不要になり、構成が簡単になる。
図２０は、図１９に示す光ファイバセンサ１Ｍの変形例を示している。図２０に示す光ファイバセンサ１Ｍ´では、直線偏光性の高い光源である光源１１´を用いることで、図１９に示す光ファイバセンサ１Ｍにおけるデポラライザ２５および偏光子２３が不要になるので、更に構成が簡単になり、更なる製造コストの低減を図れる。
（第１５実施形態）
図２１は第１５実施形態に係る光ファイバセンサ１Ｎを示している。
この光ファイバセンサ１Ｎは、図１９に示す第１４実施形態に係る光ファイバセンサ１Ｍと同様のMZI１９ｍを用い、干渉波Ａのみを含む第１光波（左回りの光）４１を第１光検出器１４ａに入射させ、干渉波Ｂのみを含む第２光波（右回りの光）４２を第２光検出器１４ｂに入射させ、そして、偏波変動波のみを含む第３光波４３を第３光検出器１４ｃに入射させるようにしている。
この光ファイバセンサ１Ｎでは、測定領域１２内の測定用光ファイバ１０ｎは、MZI１９ｍの２本の第１測定用光ファイバ２０ｍ，２１ｍと、偏波変動検出用の第２測定用光ファイバ２２ｎと、偏波変動の検出には寄与しない単なる伝送線路としての光ファイバ１５ｐとを備えている。
また、この光ファイバセンサ１Ｎは、光源１１から送出される光波１３を、測定領域１２を経由して、３つの光検出器１４ａ，１４ｂ，１４ｃへそれぞれ導く以下の３つの経路を有する。
（１）光源１１から送出される光波１３を第１光検出器１４ａへ導く第１経路は、光源１１に接続されデポラライザ２５が設けられた光ファイバ１５、光ファイバ１５ｃ、光サーキュレータ３５、測定領域１２内を通り第２カプラ１８ｍの一方の入出力端子４５に接続された光ファイバ１５ｐ、第１測定用光ファイバ２０ｍ，２１ｍ、および第１カプラ１７ｍの一方の入出力端子４４に接続された光ファイバ１５ｈを有する。
（２）光源１１から送出される光波１３を第２光検出器１４ｂへ導く第２経路は、光ファイバ１５、第１カプラ１７ｍの他方の入出力端子４３に接続された光ファイバ１５ｄ、第１測定用光ファイバ２０ｍ，２１ｍ、光ファイバ１５ｐ、光サーキュレータ３５、および光ファイバ１５ｆを有する。
（３）光源１１から送出される光波１３を第３光検出器１４ｃへ導く第３経路は、光ファイバ１５、光ファイバ１５ｄ、第１測定用光ファイバ２０ｍ，２１ｍ、第２カプラ１８ｍの他方の入出力端子４６と第２測定用光ファイバ２２ｎの一端側との間に接続され光ファイバ１５ｑ、および第２測定用光ファイバ２２ｎの他端側に接続された光ファイバ１５ｒを有する。光ファイバ１５ｑに偏光子２３が、光ファイバ１５ｒに偏光子２４がそれぞれ設けられている。
このような構成を有する光ファイバセンサ１Ｎでは、光源１１から送出される光波１３が、光ファイバ１５を伝搬し、デポラライザ２５により非偏光状態にされる。この非偏光の光は、光ファイバ１５ｃ，１５ｄに分岐されて２つの経路を進む。
光ファイバ１５ｃに進んだ非偏光の光は、光サーキュレータ３５を通過して光ファイバ１５ｐを伝搬し、第２カプラ１８ｍの入出力端子４５に入射し、第２カプラ１８ｍで分岐されてMZI１９ｍの第１測定用光ファイバ２０ｍ，２１ｍを図２１で左方向へ伝搬し、第１カプラ１７ｍで再結合して干渉し、第１カプラ１７ｍの一方の入出力端子４４から出射される。この入出力端子４４から出射される光波（左周りの光）は、光ファイバ１５ｈを伝搬し、第１光検出器１４ａに入射する。この第１光検出器１４ａには、MZI１９ｍの第１測定用光ファイバ２０ｍ，２１ｍを左方向へ伝搬した光で、外力に敏感に反応した干渉波Ａのみを含む第１光波（左周りの光）４１が入射する。
一方、光ファイバ１５ｄに進んだ非偏光の光は、第１カプラ１７ｍの他方の入出力端子４３に入射し、第１カプラ１７ｍで分岐されてMZI１９ｍの第１測定用光ファイバ２０ｍ，２１ｍを図２１で右方向へ伝搬し、第２カプラ１８ｍで再結合して干渉する。この第２カプラ１８ｍで干渉する光は、第２カプラ１７ｍの両入出力端子４５，４６から出射される。
第２カプラ１７ｍの一方の入出力端子４６から出射される光波（右周りの光）は、光ファイバ１５ｐを伝搬し、光サーキュレータ３５を通過し、さらに光ファイバ１５ｆを伝搬して第２光検出器１４ｂに入射する。この第２光検出器１４ｂには、MZI１９ｍの第１測定用光ファイバ２０ｍ，２１ｍを右方向へ伝搬した光で、外力に敏感に反応した干渉波Ｂのみを含む第２光波（右周りの光）４２が入射する。
そして、第２カプラ１７ｍの他方の入出力端子４２から出射される光波は、光ファイバ１５ｑを伝搬し偏光子２３により直線偏光の光に変換された後、第２測定用光ファイバ２２ｎを図２１で左方向へ伝搬し、さらに、光ファイバ１５ｒを伝搬し、偏光子２４を通過して第３光検出器１４ｃに入射する。この第３光検出器１４ｃには、干渉波Ａと第２ファイバ線路２２ｍを伝搬した偏波変動波を含む第３光波４３が入射する。
以上のように構成された第１５実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。干渉波Ａのみを含む第１光波（左周りの光）４１、干渉波Ｂのみを含む第２光波（右周りの光）４２、および干渉波Ａと偏波変動波を含む第３光波４３を、それぞれ第１光検出器１４ａ、第２光検出器１４ｂ、および第２光検出器１４ｃで個別に受光するようにしている。このため、図１５に示す第１２実施形態のように、干渉波Ａと偏波変動波を含む第１光波３８、干渉波Ｂと偏波変動波を含む第２光波３９が、２つの検出器１４ａ、１４ｂで受光される構成に比べて、解析がし易くなり、位置検出精度が更に上がる。
図２２は、図２１に示す光ファイバセンサ１Ｎの変形例を示している。図２２に示す光ファイバセンサ１Ｎ´では、直線偏光性の高い光源である光源１１´を用いることで、図２１に示す光ファイバセンサ１Ｎにおけるデポラライザ２５および偏光子２３が不要になるので、更に構成が簡単になり、更なる製造コストの低減を図れる。
（第１６実施形態）
図２３は第１６実施形態に係る光ファイバセンサ１Ｐを示している。
この光ファイバセンサ１Ｐは、図１７に示す第１３実施形態に係る光ファイバセンサ１ＬのMZI１９ｌと同様のMZI１９ｐを用いると共に、偏波変動のみを検出するための専用の経路（第３経路）を設けている。これにより、干渉波Ａのみを含む第１光波（左回りの光）４１を第１光検出器１４ａに入射させ、干渉波Ｂのみを含む第２光波（右回りの光）４２を第２光検出器１４ｂに入射させ、そして、偏波変動波のみを含む第３光波４３を専用の経路で第３光検出器１４ｃに入射させるようにしている。
この光ファイバセンサ１Ｐでは、測定領域１２内の測定用光ファイバ１０ｐは、MZI１９ｐの２本の第１測定用光ファイバ２０ｐ，２１ｐと、偏波変動検出用の第２測定用光ファイバ２２ｐと、を備えている。
また、この光ファイバセンサ１Ｐは、光源１１から送出される光波１３を、測定領域１２を経由して、３つの光検出器１４ａ，１４ｂ，１４ｃへそれぞれ導く以下の３つの経路を有する。
（１）光源１１から送出される光波１３を第１光検出器１４ａへ導く第１経路は、光源１１に接続されデポラライザ２５が設けられた光ファイバ１５、第１の１×２カプラ５１、このカプラ５１の一方の出力端と第２の１×２カプラ５２の入力端との間に接続された光ファイバ１５ｓ、１×２カプラ５２、このカプラ５２の一方の出力端に接続された光ファイバ１５ｃ、および光サーキュレータ３５を有する。さらに、第１経路は、光サーキュレータ３５とMZI１９ｐの第２カプラ１８ａとの間に接続された光ファイバ１５ｕ、MZI１９ｐの第１測定用光ファイバ２０ｐ，２１ｐ、第１カプラ１７ａと光サーキュレータ３６との間に接続された光ファイバ１５ｇ、光サーキュレータ３６、および第１光検出器１４ａに接続された光ファイバ１５ｈを有する。
（２）光源１１から送出される光波１３を第２光検出器１４ｂへ導く第２経路は、光ファイバ１５、１×２カプラ５１、光ファイバ１５ｓ、１×２カプラ５２、光ファイバ１５ｄ、光サーキュレータ３６、光ファイバ１５ｇ、MZI１９ｐの第１測定用光ファイバ２０ｐ，２１ｐ、第２カプラ１８ａと光サーキュレータ３５との間に接続された光ファイバ１５ｕ、光サーキュレータ３５、および第２光検出器１４ｂに接続された光ファイバ１５ｆを有する。
（３）光源１１から送出される光波１３を第３光検出器１４ｃへ導く第３経路は、光ファイバ１５、１×２カプラ５１、このカプラ５１の他方の出力端と第２測定用光ファイバ２２ｐの一端側との間に接続された光ファイバ１５ｔ、第２測定用光ファイバ２２ｐ、およびこの第２測定用光ファイバ２２ｐの他端側と第３光検出器１４ｃとの間に接続された光ファイバ１５ｖを有する。光ファイバ１５ｔに偏光子２３が、光ファイバ１５ｖに偏光子２４がそれぞれ設けられている。
このような構成を有する光ファイバセンサ１Ｐでは、光源１１から送出される光波１３が、光ファイバ１５を伝搬し、デポラライザ２５により非偏光状態にされる。この非偏光の光は、１×２カプラ５１により光ファイバ１５ｓ，１５ｔに分岐され、光ファイバ１５ｓを伝搬した非偏光の光は、１×２カプラ５２により光ファイバ１５ｃ，１５ｄに分岐されて２つの経路を進む。
１×２カプラ５２により分岐されて光ファイバ１５ｃに進んだ非偏光の光は、光サーキュレータ３５を通過して光ファイバ１５ｕを伝搬し、第２カプラ１８ａに入射し、第２カプラ１８ａで分岐されてMZI１９ｐの第１測定用光ファイバ２０ｐ，２１ｐを図２３で左方向へ伝搬し、第１カプラ１７ａで再結合して干渉し、第１カプラ１７ａから出射される。この第１カプラ１７ａから出射される光波（左周りの光）は、光ファイバ１５ｇを伝搬し、光サーキュレータ３６を通過し、光ファイバ１５ｈを伝搬して第１光検出器１４ａに入射する。この第１光検出器１４ａには、MZI１９ｐの第１測定用光ファイバ２０ｐ，２１ｐを左方向へ伝搬した光で、外力に敏感に反応した干渉波Ａのみを含む第１光波（左周りの光）４１が入射する。
１×２カプラ５２により分岐されて光ファイバ１５ｄに進んだ非偏光の光は、光サーキュレータ３６を通過して光ファイバ１５ｇを伝搬し、第１カプラ１７ａに入射し、第１カプラ１７ａで分岐されてMZI１９ｐの第１測定用光ファイバ２０ｐ，２１ｐを図２３で右方向へ伝搬し、第２カプラ１８ａで再結合して干渉する。この第２カプラ１８ａで干渉し、第１カプラ１８ａから出射される。この第２カプラ１８ａから出射される光波（右周りの光）は、光ファイバ１５ｕを伝搬し、光サーキュレータ３５を通過し、さらに光ファイバ１５ｆを伝搬して第２光検出器１４ｂに入射する。この第２光検出器１４ｂには、MZI１９ｐの第１測定用光ファイバ２０ｐ，２１ｐを右方向へ伝搬した光で、外力に敏感に反応した干渉波Ｂのみを含む第２光波（右周りの光）４２が入射する。
そして、１×２カプラ５１で分岐されて光ファイバ１５ｔに進んだ非偏光の光波は、偏光子２３で直線偏光の光に変換された後、第２測定用光ファイバ２２ｐを図２３で左方向へ伝搬し、さらに、光ファイバ１５ｖを伝搬し、偏光子２４を通過して第３光検出器１４ｃに入射する。この第３光検出器１４ｃには、偏波変動波のみを含む第３光波４３が入射する。
以上のように構成された第１６実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。干渉波Ａのみを含む第１光波（左周りの光）４１、干渉波Ｂのみを含む第２光波（右周りの光）４２、および偏波変動波のみを含む第３光波４３を、それぞれ第１光検出器１４ａ、第２光検出器１４ｂ、および第２光検出器１４ｃで個別に受光するようにしている。このため、図１５に示す第１２実施形態のように、干渉波Ａと偏波変動波を含む第１光波３８、干渉波Ｂと偏波変動波を含む第２光波３９が、２つの検出器１４ａ、１４ｂで受光される構成に比べて、解析がし易くなり、位置検出精度が更に上がる。
図２４は、図２３に示す光ファイバセンサ１Ｐの変形例を示している。図２４に示す光ファイバセンサ１Ｐ´では、直線偏光性の高い光源である光源１１´を用いることで、図２３に示す光ファイバセンサ１Ｐにおけるデポラライザ２５および偏光子２３が不要になるので、更に構成が簡単になり、更なる製造コストの低減を図れる。
（第１７実施形態）
図２５は第１７実施形態に係る光ファイバセンサ１Ｑを示している。
この光ファイバセンサ１Ｑは、図２３に示す第１６実施形態に係る光ファイバセンサ１Ｐと同様に、MZI１９ｑを用いると共に、偏波変動のみを検出するための専用の経路（第３経路）を設けている。これにより、干渉波Ａのみを含む第１光波（左回りの光）４１を第１光検出器１４ａに入射させ、干渉波Ｂのみを含む第２光波（右回りの光）４２を第２光検出器１４ｂに入射させ、そして、偏波変動波のみを含む第３光波４３を専用の経路で第３光検出器１４ｃに入射させるようにしている。特に、本実施形態では、偏波変動のみを検出するための専用の経路に反射端５５を設けることにより、偏光子が１つで済むようにしている。
この光ファイバセンサ１Ｑでは、測定領域１２内の測定用光ファイバ１０ｑは、MZI１９ｑの２本の第１測定用光ファイバ２０ｑ，２１ｑと、偏波変動検出用の第２測定用光ファイバ２２ｑと、を備えている。
また、この光ファイバセンサ１Ｑは、光源１１から送出される光波１３を、測定領域１２を経由して、３つの光検出器１４ａ，１４ｂ，１４ｃへそれぞれ導く以下の３つの経路を有する。
（１）光源１１から送出される光波１３を第１光検出器１４ａへ導く第１経路は、光源１１に接続されデポラライザ２５が設けられた光ファイバ１５、２×２カプラ５３、このカプラ５３の一方の出力端と１×２カプラ５２の入力端との間に接続された光ファイバ１５ｓ、カプラ５２、このカプラ５２の一方の出力端に接続された光ファイバ１５ｃ、および光サーキュレータ３５を有する。さらに、第１経路は、光サーキュレータ３５とMZI１９ｑの第２カプラ１８ａとの間に接続された光ファイバ１５ｕ、MZI１９ｑの第１測定用光ファイバ２０ｑ，２１ｑ、第１カプラ１７ａと光サーキュレータ３６との間に接続された光ファイバ１５ｇ、光サーキュレータ３６、および第１光検出器１４ａに接続された光ファイバ１５ｈを有する。
（２）光源１１から送出される光波１３を第２光検出器１４ｂへ導く第２経路は、光ファイバ１５、２×２カプラ５３、光ファイバ１５ｓ、カプラ５２、このカプラ５２の他方の出力端に接続された光ファイバ１５ｄ、および光サーキュレータ３６を有する。さらに、第２経路は、光サーキュレータ３６とMZI１９ｑの第１カプラ１７ａとの間に接続された光ファイバ１５ｇ、MZI１９ｑの第１測定用光ファイバ２０ｑ，２１ｑ、第２カプラ１８ａと光サーキュレータ３５との間に接続された光ファイバ１５ｕ、光サーキュレータ３５、および第２光検出器１４ｂに接続された光ファイバ１５ｆを有する。
（３）光源１１から送出される光波１３を第３光検出器１４ｃへ導く第３経路（偏波変動のみを検出するための専用の経路）は、光ファイバ１５、１×２カプラ５１、このカプラ５１の他方の出力端と第２測定用光ファイバ２２ｑの一端側との間に接続された光ファイバ１５ｗ、第２測定用光ファイバ２２ｑ、およびこの第２測定用光ファイバ２２ｑの他端側に接続された光ファイバ１５ｘ、およびこの光ファイバ１５ｘの端部に設けられた反射端５５を有する。光ファイバ１５ｗに偏光子５６が設けられている。
このような構成を有する光ファイバセンサ１Ｑでは、光源１１から送出される光波１３が、光ファイバ１５を伝搬し、デポラライザ２５により非偏光状態にされる。この非偏光の光は、１×２カプラ５１により光ファイバ１５ｓ，１５ｗに分岐され、光ファイバ１５ｓを伝搬した非偏光の光は、１×２カプラ５２により光ファイバ１５ｃ，１５ｄに分岐されて２つの経路を進む。
１×２カプラ５２により分岐されて光ファイバ１５ｃに進んだ非偏光の光は、光サーキュレータ３５を通過して光ファイバ１５ｕを伝搬し、第２カプラ１８ａに入射し、第２カプラ１８ａで分岐されてMZI１９ｑの第１測定用光ファイバ２０ｑ，２１ｑを図２５で左方向へ伝搬し、第１カプラ１７ａで再結合して干渉し、第１カプラ１７ａから出射される。この第１カプラ１７ａから出射される光波（左周りの光）は、光ファイバ１５ｇを伝搬し、光サーキュレータ３６を通過し、光ファイバ１５ｈを伝搬して第１光検出器１４ａに入射する。この第１光検出器１４ａには、MZI１９ｑの第１測定用光ファイバ２０ｑ，２１ｑを左方向へ伝搬した光で、外力に敏感に反応した干渉波Ａのみを含む第１光波（左周りの光）４１が入射する。
１×２カプラ５２により分岐されて光ファイバ１５ｄに進んだ非偏光の光は、光サーキュレータ３６を通過して光ファイバ１５ｇを伝搬し、第１カプラ１７ａに入射し、第１カプラ１７ａで分岐されてMZI１９ｑの第１測定用光ファイバ２０ｑ，２１ｑを図２５で右方向へ伝搬し、第２カプラ１８ａで再結合して干渉する。この第２カプラ１８ａで干渉し、第１カプラ１８ａから出射される。この第２カプラ１８ａから出射される光波（右周りの光）は、光ファイバ１５ｕを伝搬し、光サーキュレータ３５を通過し、さらに光ファイバ１５ｆを伝搬して第２光検出器１４ｂに入射する。この第２光検出器１４ｂには、MZI１９ｑの第１測定用光ファイバ２０ｑ，２１ｑを右方向へ伝搬した光で、外力に敏感に反応した干渉波Ｂのみを含む第２光波（右周りの光）４２が入射する。
そして、１×２カプラ５１で分岐されて光ファイバ１５ｗに進んだ非偏光の光波は、偏光子５６で直線偏光の光に変換された後、第２測定用光ファイバ２２ｑを図２５で右方向へ伝搬し、さらに、光ファイバ１５ｘを伝搬し反射端５５で反射される。反射端５５で反射された直線偏光の光は、再び往路と逆方向に第１測定用光ファイバ２０ｑ，２１ｑおよび光ファイバ１５ｗを伝搬した後、再び偏光子５６を通過して第３光検出器１４ｃに入射する。この第３光検出器１４ｃには、偏波変動波のみを含む第３光波４３が入射する。
以上のように構成された第１７実施形態によれば、上記第１６実施形態の奏する作用効果に加えて、以下の作用効果を奏する。偏波変動のみを検出するための専用の経路（第３経路）に反射端５５を設けているので、偏光子５６により直線偏光に変換されて第２測定用光ファイバ２２ｑに入射された光は、反射端５５で反射されることで、同じ第２測定用光ファイバ２２を逆方向に伝搬した後、再び偏光子５６を通過する。このため、第２測定用光ファイバ２２ｑを偏波変動の測定領域とするのに１つの偏光子を設けるだけで良い。これにより、部品点数が削減され、製造コストを低減することができる。
図２６は、図２５に示す光ファイバセンサ１Ｑの変形例を示している。図２６に示す光ファイバセンサ１Ｑ´では、直線偏光性の高い光源である光源１１´を用いており、かつ、偏光子５７を第３光検出器１４ｃの直前に設けてある。その他の構成は、図２５に示す光ファイバセンサ１Ｑと同様である。この光ファイバセンサ１Ｐ´によれば、直線偏光性の高い光源１１´を用いることで、図２５に示す光ファイバセンサ１Ｑにおけるデポラライザ２５が不要になるので、更に構成が簡単になり、更なる製造コストの低減を図れる。
図１乃至図１０、および図１３乃至図２６で説明した上記各実施形態では、１つの測定領域１２内に１つのMZI（マッハツェンダー干渉計）を用いているが、測定領域１２の距離が長くなり、MZIの２本の測定用光ファイバの長さが長くなると、両側のカプラでの干渉性が悪くなる虞がある。そこで、干渉性を良くするために、図２７に示すように、測定領域内において、複数のMZIを縦接続するのが好ましい。
図２７は、一例として、測定領域を２つの測定領域１２１，１２２に分割し、分割した各測定領域１２１，１２２に、縦接続されたMZI１９１，１９２を設けた構成を示している。このような構成にすることで、各MZIの２本の測定用光ファイバの長さを短くすることができ、各MZIの両側のカプラでの干渉性が良くなる。
なお、上記各実施形態で説明した光ファイバセンサのうち、偏光性の低い光源を用いる光ファイバセンサは、偏波変動検出用の第２測定用光ファイバに光波を送出する「光源部」として、次のいずれかの形態をとり得る。
（１）偏光性の低い光源＋偏光子
（２）偏光性の低い光源＋デポラライザ＋偏光子
また、上記各実施形態で説明した光ファイバセンサのうち、偏光性の高い光源を用いる光ファイバセンサは、偏波変動検出用の第２測定用光ファイバに光波を送出する「光源部」として、次のいずれかの形態をとり得る。
（１）偏光性の高い光源そのまま
（２）偏光性の高い光源＋デポラライザ＋偏光子
第１実施形態に係る光ファイバセンサを示す概略構成図。 第２実施形態に係る光ファイバセンサを示す概略構成図。 第３実施形態に係る光ファイバセンサを示す概略構成図。 第４実施形態に係る光ファイバセンサを示す概略構成図。 第５実施形態に係る光ファイバセンサを示す概略構成図。 第６実施形態に係る光ファイバセンサを示す概略構成図。 第７実施形態に係る光ファイバセンサを示す概略構成図。 第７実施形態に係る光ファイバセンサの変形例を示す概略構成図。 第８実施形態に係る光ファイバセンサを示す概略構成図。 第８実施形態に係る光ファイバセンサの変形例を示す概略構成図。 第９実施形態に係る光ファイバセンサを示す概略構成図。 第１０実施形態に係る光ファイバセンサを示す概略構成図。 第１１実施形態に係る光ファイバセンサを示す概略構成図。 第１１実施形態に係る光ファイバセンサの変形例を示す概略構成図。 第１２実施形態に係る光ファイバセンサを示す概略構成図。 第１２実施形態に係る光ファイバセンサの変形例を示す概略構成図。 第１３実施形態に係る光ファイバセンサを示す概略構成図。 第１３実施形態に係る光ファイバセンサの変形例を示す概略構成図。 第１４実施形態に係る光ファイバセンサを示す概略構成図。 第１４実施形態に係る光ファイバセンサの変形例を示す概略構成図。 第１５実施形態に係る光ファイバセンサを示す概略構成図。 第１５実施形態に係る光ファイバセンサの変形例を示す概略構成図。 第１６実施形態に係る光ファイバセンサを示す概略構成図。 第１６実施形態に係る光ファイバセンサの変形例を示す概略構成図。 第１７実施形態に係る光ファイバセンサを示す概略構成図。 第１７実施形態に係る光ファイバセンサの変形例を示す概略構成図。 縦接続された複数のマッハツェンダー干渉計を示す概略構成図。
符号の説明
１，１Ａ,１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ，１Ｆ，１Ｆ´，１Ｇ，１Ｇ´，１Ｈ，１Ｉ，１Ｊ，１Ｊ´，１Ｋ，１Ｋ´，１Ｌ，１Ｌ´，１Ｍ，１Ｍ´，１Ｎ，１Ｎ´，１Ｐ，１Ｐ´，１Ｑ，１Ｑ´，：光ファイバセンサ
１０，１０ｃ，１０ｆ，１０ｈ，１０ｊ，１０ｋ，１０ｌ，１０ｍ，１０ｎ，１０ｐ，１０ｑ：測定用光ファイバ
１１，１１´，１１ａ，１１ｂ，１１ａ´，１１ｂ´：光源
１２：測定領域
１３，１３´，１３ａ，１３ｂ，１３ａ´，１３ｂ´：光波
１４，１４ａ，１４ｂ，１４ｃ：光検出器
１５，１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄ，１５ｅ，１５ｆ，１５ｇ，１５ｈ，１５ｉ，１５ｊ，１５ｌ，１５ｍ，１５ｎ，１５ｐ，１５ｑ，１５ｒ，１５ｓ，１５ｔ，１５ｕ：光ファイバ
１６：解析装置
１７，１７ａ：１×２の第１カプラ
１８：１×２の第２カプラ
１８ａ：２×２の第２カプラ
１９，１９ｃ，１９ｐ，１９ｑ：マッハツェンダー干渉計（MZI）
１９ｌ：マッハツェンダー干渉計（MZI）
１９ｍ：マッハツェンダー干渉計（MZI）
２０，２１，２０ｃ，２１ｃ，２０ｌ，２１ｌ，２０ｍ，２１ｍ，２０ｐ，２１ｐ，２０ｑ，２１ｑ：第１測定用光ファイバ
２２，２２ｌ，２２ｎ，２２ｐ，２２ｑ：第２測定用光ファイバ
２３，２４，２４ａ，２４ｂ，５６，５７：偏光子
２５：デポラライザ
３５，３６：光サーキュレータ
３８：第１光波
３９：第２光波
４１：第１光波
４２：第２光波
４３：第３光波
５１，５２，５３：カプラ

Claims (28)

  1. 光源と、外力を検出する測定領域を経由して敷設された光ファイバと、前記光源から送出され前記光ファイバを伝搬した光波を受光する光検出器と、前記光ファイバの一部を成す前記測定領域内の測定用光ファイバとを備え、
    前記測定用光ファイバは、外力に応じて変動する干渉波を発生する干渉計の機能および外力に応じて変動する偏波変動波を発生する機能を備え、
    前記測定用光ファイバで発生した前記干渉波と前記偏波変動波を含む光波が前記光検出器で受光されることを特徴とする光ファイバセンサ。
  2. 前記光源は直線偏光性の低い光源であり、
    前記測定領域内の前記測定用光ファイバは、１×２の第１カプラ、１×２の第２カプラ、および該両カプラ間に接続された２本の第１測定用光ファイバを有するマッハツェンダー干渉計の前記２本の第１測定用光ファイバと、
    前記２本の第１光ファイバを伝搬した光波が伝搬する偏波変動検出用の第２測定用光ファイバと、を備え、
    前記第２測定用光ファイバは２つの偏光子で挟まれていることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバセンサ。
  3. 前記光源は直線偏光性の高い光源であり、
    前記測定領域内の前記測定用光ファイバは、１×２の第１カプラ、１×２の第２カプラ、および該両カプラ間に接続された２本の第１測定用光ファイバを有するマッハツェンダー干渉計の前記２本の第１測定用光ファイバと、該第１測定用光ファイバを伝搬した光波が伝搬する偏波変動検出用の第２測定用光ファイバと、を備え、
    前記第２測定用光ファイバと前記光検出器とを接続する光ファイバに偏光子が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバセンサ。
  4. 前記光源は直線偏光性の低い光源であり、
    前記測定領域内の前記測定用光ファイバは、１×２の第１カプラ、１×２の第２カプラ、および該両カプラ間に接続された２本の第１測定用光ファイバを有するマッハツェンダー干渉計の前記２本の第１測定用光ファイバであり、
    前記マッハツェンダー干渉計は２つの偏光子で挟まれていることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバセンサ。
  5. 前記光源は直線偏光性の高い光源であり、
    前記測定領域内の前記測定用光ファイバは、１×２の第１カプラ、１×２の第２カプラ、および該両カプラ間に接続された２本の第１測定用光ファイバを有するマッハツェンダー干渉計の前記２本の第１測定用光ファイバであり、
    前記２本の第１測定用光ファイバと前記光検出器とを接続する光ファイバに偏光子が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバセンサ。
  6. 前記光源としてそれぞれ直線偏光性の低い２つの光源が設けられ、前記光検出器として２つの光検出器が設けられており、
    前記測定領域内の前記測定用光ファイバは、１×２の第１カプラ、１×２の第２カプラ、および該両カプラ間に接続された２本の第１測定用光ファイバを有するマッハツェンダー干渉計の前記２本の第１測定用光ファイバと、第１の偏光子と第２の偏光子とで挟まれた偏波変動検出用の第２測定用光ファイバと、を備え、
    前記２つの光源の一方から送出されて前記２本の第１測定用光ファイバを伝搬した光波が前記２つの光検出器の一方で受光され、かつ、前記２つの光源の他方から送出されて前記第２測定用光ファイバを伝搬した光波が前記２つの光検出器の他方で受光されることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバセンサ。
  7. 前記光源としてそれぞれ直線偏光性の高い２つの光源が設けられ、前記光検出器として２つの光検出器が設けられており、
    前記測定領域内の前記測定用光ファイバは、１×２の第１カプラ、１×２の第２カプラ、および該両カプラ間に接続された２本の第１測定用光ファイバを有するマッハツェンダー干渉計の前記２本の第１測定用光ファイバと、第１の偏光子と第２の偏光子とで挟まれた偏波変動検出用の第２測定用光ファイバと、を備え、
    前記第２測定用光ファイバと前記２つの光検出器の一方とを接続する光ファイバに偏光子が設けられており、
    前記２つの光源の一方から送出されて前記２本の第１測定用光ファイバを伝搬した光波が前記２つの光検出器の他方で受光され、かつ、前記２つの光源の他方から送出されて前記第２測定用光ファイバを伝搬した光波が前記２つの光検出器の一方で受光されることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバセンサ。
  8. 前記光源は直線偏光性の低い光源であり、前記光検出器として２つの光検出器が設けられており、
    前記測定領域内の前記測定用光ファイバは、１×２の第１カプラ、１×２の第２カプラ、および該両カプラ間に接続された２本の第１測定用光ファイバを有するマッハツェンダー干渉計の前記２本の第１測定用光ファイバと、第１の偏光子と第２の偏光子とで挟まれた偏波変動検出用の第２測定用光ファイバと、を備え、
    前記光源から送出され、１×２カプラで分岐されて前記２本の第１測定用光ファイバを伝搬した光波が前記２つの光検出器の一方で受光され、かつ、前記光源の他方から送出され、前記１×２カプラで分岐されて前記第２測定用光ファイバを伝搬した光波が前記２つの光検出器の他方で受光される前記１×２カプラで分岐された他方の光波を前記第１の偏光子で直線偏光の光に変換して前記第２測定用光ファイバを伝搬させ、前記第２の偏光子を介して前記第２光検出器に入射させる第２経路と、を備えることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバセンサ。
  9. 前記光源は直線偏光性の高い光源であり、前記光検出器として２つの光検出器が設けられており、
    前記測定領域内の前記測定用光ファイバは、１×２の第１カプラ、１×２の第２カプラ、および該両カプラ間に接続された２本の第１測定用光ファイバを有するマッハツェンダー干渉計の前記２本の第１測定用光ファイバと、偏波変動検出用の第２測定用光ファイバと、を備え、
    前記第２測定用光ファイバと前記２つの光検出器の一方とを接続する光ファイバに偏光子が設けられており、
    前記光源から送出され、１×２カプラで分岐されて前記２本の第１測定用光ファイバを伝搬した光波が前記２つの光検出器の他方で受光され、かつ、前記光源の他方から送出され、前記１×２カプラで分岐されて前記第２測定用光ファイバを伝搬した光波が前記２つの光検出器の一方で受光されることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバセンサ。
  10. 前記光源は直線偏光性の低い光源であり、
    前記測定領域内の前記測定用光ファイバは、前記光源に接続された第１の端子、前記光検出器に接続された第２の端子、第３の端子および第４の端子の４つの端子を有する２×２カプラと、該カプラの第３の端子と第４の端子との間に接続された光ファイバリングとを有する光ファイバリング干渉計の前記光ファイバリングの一部であり、
    前記光源と前記第１の端子の間および前記光検出器と前記第２の端子の間に偏光子がそれぞれ設けられていることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバセンサ。
  11. 前記光源は直線偏光性の高い光源であり、
    前記測定領域内の前記測定用光ファイバは、前記光源に接続された第１の端子、前記光検出器に接続された第２の端子、第３の端子および第４の端子の４つの端子を有する２×２カプラと、該カプラの第３の端子と第４の端子との間に接続された光ファイバリングとを有する光ファイバリング干渉計の前記光ファイバリングの一部であり、
    前記光検出器と前記第２の端子の間に偏光子が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバセンサ。
  12. 前記光検出器の出力に基づき前記測定用光ファイバに加わった外力を検出する解析装置を備えることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１つに記載の光ファイバセンサ。
  13. 光源と、外力を検出する測定領域を経由して敷設された光ファイバと、前記光源から送出され前記光ファイバを伝搬した光波を受光する少なくとも２つの光検出器とを備え、
    前記光ファイバの一部を成す前記測定領域内の測定用光ファイバは、外力に応じて変動する干渉波を発生する干渉計の機能および外力に応じて変動する偏波変動波を発生する機能を備え、かつ、
    前記光源から送出される光波を分岐して前記測定用光ファイバ中を互いに異なる方向に伝搬させ、前記測定用光ファイバ中を互いに異なる方向に伝搬した２つの光をそれぞれ前記２つの光検出器に入射させる手段を備えることを特徴とする光ファイバセンサ。
  14. 前記光源は直線性の低い光源であり、
    前記測定領域内の前記測定用光ファイバは、１×２の第１カプラ、１×２の第２カプラ、および該両カプラ間に接続された２本の測定用光ファイバを有するマッハツェンダー干渉計の前記２本の測定用光ファイバであり、かつ、
    前記光源から送出された光波を第１の偏光子で直線偏光に変換した後２分岐し、２分岐された一方の光波を前記２本の測定用光ファイバを一方向に伝搬させ、第２の偏光子を通して前記２つの光検出器の一方に入射させる第１経路と、
    前記２分岐された他方の光波を前記２本の測定用光ファイバを他方向に伝搬させ、第３の偏光子を通して前記２つの光検出器の他方に入射させる第２経路と、
    前記２つの光検出器から出射される２つの電気信号に基づき、前記測定領域における外力を受けた位置或いは区間を特定する解析手段と、を備えることを特徴とする請求項１３に記載の光ファイバセンサ。
  15. 前記光源は直線性の高い光源であり、
    前記測定領域内の前記測定用光ファイバは、１×２の第１カプラ、１×２の第２カプラ、および該両カプラ間に接続された２本の測定用光ファイバを有するマッハツェンダー干渉計の前記２本の測定用光ファイバであり、かつ、
    前 記光源から送出された光波を２分岐し、２分岐された一方の光波を前記２本の測定用光ファイバを一方向に伝搬させ、第１の偏光子を通して前記２つの光検出器の一方に入射させる第１経路と、
    前記２分岐された他方の光波を前記２本の測定用光ファイバを他方向に伝搬させ、第２の偏光子を通して前記２つの光検出器の他方に入射させる第２経路と、
    前記２つの光検出器から出射される２つの電気信号に基づき、前記測定領域における外力を受けた位置或いは区間を特定する解析手段と、を備えることを特徴とする請求項１３に記載の光ファイバセンサ。
  16. 前記光源は直線性の低い光源であり、
    前記測定領域内の前記測定用光ファイバは、１×２の第１カプラ、１×２の第２カプラ、および該両カプラ間に接続された２本の測定用光ファイバを有するマッハツェンダー干渉計の前記２本の第１測定用光ファイバと、第１および第２の偏光子で挟まれた偏波変動検出用の第２測定用光ファイバと、を備え、かつ、
    前記光源から送出された光波を２分岐し、２分岐された一方の光波を前記第１の偏光子で直線偏光の光に変換した後、前記第２測定用光ファイバを伝搬させ、前記第２の偏光子に通し、前記２本の測定用光ファイバを一方向に伝搬させて前記２つの光検出器の一方に入射させる第１経路と、
    前記２分岐された他方の光波を前記２本の測定用光ファイバを他方向に伝搬させ、前記第２の偏光子で直線偏光の光に変換した後、前記第２測定用光ファイバを伝搬させ、前記第１の偏光子に通し、前記２つの光検出器の他方に入射させる第２経路と、
    前記２つの光検出器から出射される２つの電気信号に基づき、前記測定領域における外力を受けた位置或いは区間を特定する解析手段と、を備えることを特徴とする請求項１３に記載の光ファイバセンサ。
  17. 前記光源は直線性の高い光源であり、
    前記測定領域内の前記測定用光ファイバは、１×２の第１カプラ、１×２の第２カプラ、および該両カプラ間に接続された２本の測定用光ファイバを有するマッハツェンダー干渉計の前記２本の第１測定用光ファイバと、偏波変動検出用の第２測定用光ファイバと、を備え、かつ、
    前記光源から送出された光波を２分岐し、２分岐された一方の光波を前記第２測定用光ファイバを伝搬させた後、前記２本の測定用光ファイバを一方向に伝搬させ、第１の偏光子に通して前記２つの光検出器の一方に入射させる第１経路と、
    前記２分岐された他方の光波を前記２本の測定用光ファイバを他方向に伝搬させた後、前記第２測定用光ファイバを伝搬させ、第２の偏光子に通して前記２つの光検出器の他方に入射させる第２経路と、
    前記２つの光検出器から出射される２つの電気信号に基づき、前記測定領域における外力を受けた位置或いは区間を特定する解析手段と、を備えることを特徴とする請求項１３に記載の光ファイバセンサ。
  18. 前記光源は直線性の低い光源であり、前記少なくとも２つの光検出器として、第１、第２および第３光検出器が設けられており、
    前記測定領域内の前記測定用光ファイバは、１×２の第１カプラ、２×２の第２カプラ、および該両カプラ間に接続された２本の第１測定用光ファイバを有するマッハツェンダー干渉計の前記２本の第１測定用光ファイバと、第１および第２の偏光子で挟まれた偏波変動検出用の第２測定用光ファイバと、を備え、かつ、
    前記光源から送出された光波を２分岐し、２分岐された一方の光波を前記第２カプラの２つの入出力端子の一方に入射させて前記２本の第１測定用光ファイバを一方向に伝搬させ、前記第１光検出器に入射させる第１経路と、
    前記２分岐された他方の光波を前記第１カプラの２つの入出力端子の一方に入射させて前記２本の第１測定用光ファイバを他方向に伝搬させ、前記第２光検出器に入射させる第２経路と、
    前記２分岐された他方の光波を前記２本の第２測定用光ファイバを他方向に伝搬させ、前記第２カプラの２つの入出力端子の他方を通って第１の偏光子で直線偏光に変換した後、前記第２測定用光ファイバを伝搬させ、前記第２の偏光子に通して前記第３の光検出器に入射させる第３経路と、
    前記２つの光検出器から出射される２つの電気信号に基づき、前記測定領域における外力を受けた位置或いは区間を特定する解析手段と、を備えることを特徴とする請求項１３に記載の光ファイバセンサ。
  19. 前記光源は直線性の高い光源であり、前記少なくとも２つの光検出器として、第１、第２および第３光検出器が設けられており、
    前記測定領域内の前記測定用光ファイバは、１×２の第１カプラ、２×２の第２カプラ、および該両カプラ間に接続された２本の第１測定用光ファイバを有するマッハツェンダー干渉計の前記２本の第１測定用光ファイバと、偏波変動検出用の第２測定用光ファイバと、を備え、かつ、
    前記光源から送出された光波を２分岐し、２分岐された一方の光波を前記第２カプラの２つの入出力端子の一方に入射させて前記２本の第１測定用光ファイバを一方向に伝搬させ、前記第１光検出器に入射させる第１経路と、
    前記２分岐された他方の光波を前記第１カプラの２つの入出力端子の一方に入射させて前記２本の第１測定用光ファイバを他方向に伝搬させ、前記第２光検出器に入射させる第２経路と、
    前記２分岐された他方の光波を前記２本の第２測定用光ファイバを他方向に伝搬させ、前記第２カプラの２つの入出力端子の他方を通って前記第２測定用光ファイバを伝搬させ、偏光子に通して前記第３の光検出器に入射させる第３経路と、
    前記２つの光検出器から出射される２つの電気信号に基づき、前記測定領域における外力を受けた位置或いは区間を特定する解析手段と、を備えることを特徴とする請求項１３に記載の光ファイバセンサ。
  20. 前記光源は直線性の低い光源であり、
    前記測定領域内の前記測定用光ファイバは、２×２の第１カプラ、２×２の第２カプラ、および該両カプラ間に接続された２本の測定用光ファイバを有するマッハツェンダー干渉計の前記２本の測定用光ファイバであり、かつ、
    前記光源から送出された光波を直線偏光に変換する第１の偏光子と、
    前記第１の偏光子で直線偏光に変換された光波を２分岐し、２分岐された一方の光波を前記第２カプラの２つの入出力端子の一方に入射させて前記２本の測定用光ファイバを一方向に伝搬させ、前記第１カプラの２つの入出力端子の一方を通って前記第１光検出器に入射させる第１経路と、
    前記２分岐された他方の光波を前記第１カプラの２つの入出力端子の他方に入射させて前記２本の測定用光ファイバを他方向に伝搬させ、前記第２カプラの２つの入出力端子の他方を通って前記２つの光検出器の他方に入射させる第２経路と、
    前記２つの光検出器から出射される２つの電気信号に基づき、前記測定領域における外力を受けた位置或いは区間を特定する解析手段と、を備えることを特徴とする請求項１３に記載の光ファイバセンサ。
  21. 前記光源は直線性の高い光源であり、
    前記測定領域内の前記測定用光ファイバは、２×２の第１カプラ、２×２の第２カプラ、および該両カプラ間に接続された２本の測定用光ファイバを有するマッハツェンダー干渉計の前記２本の測定用光ファイバであり、かつ、
    前記光源から送出された光波を２分岐し、２分岐された一方の光波を前記第２カプラの２つの入出力端子の一方に入射させて前記２本の測定用光ファイバを一方向に伝搬させ、前記第１カプラの２つの入出力端子の一方を通って前記第１光検出器に入射させる第１経路と、
    前記２分岐された他方の光波を前記第１カプラの２つの入出力端子の他方に入射させて前記２本の測定用光ファイバを他方向に伝搬させ、前記第２カプラの２つの入出力端子の他方を通って前記２つの光検出器の他方に入射させる第２経路と、
    前記２つの光検出器から出射される２つの電気信号に基づき、前記測定領域における外力を受けた位置或いは区間を特定する解析手段と、を備えることを特徴とする請求項１３に記載の光ファイバセンサ。
  22. 前記光源は直線性の低い光源であり、前記少なくとも２つの光検出器として、第１、第２および第３光検出器が設けられており、
    前記測定領域内の前記測定用光ファイバは、２×２の第１カプラ、２×２の第２カプラ、および該両カプラ間に接続された２本の第１測定用光ファイバを有するマッハツェンダー干渉計の前記２本の第１測定用光ファイバと、第１および第２の偏光子で挟まれた偏波変動検出用の第２測定用光ファイバと、を備え、かつ、
    前記光源から送出された光波を２分岐し、２分岐された一方の光波を、前記第２カプラの２つの入出力端子の一方に入射させて前記２本の第１測定用光ファイバを一方向に伝搬させ、前記第１カプラの２つの入出力端の一方を通って前記第１光検出器に入射させる第１経路と、
    前記２分岐された他方の光波を前記第１カプラの２つの入出力端の他方に入射させ、前記２本の第１測定用光ファイバを他方向に伝搬させ、前記第２カプラの２つの入出力端子の一方を通って前記第２光検出器に入射させる第２経路と、
    前記２分岐された他方の光波を前記第１カプラの２つの入出力端の他方に入射させ、前記２本の第１測定用光ファイバを他方向に伝搬させ、前記第２カプラの２つの入出力端子の他方を通り、前記第１の偏光子で直線偏光の光に変換した後、前記第２測定用光ファイバを伝搬させ、前記第２の偏光子に通して前記第３の光検出器に入射させる第３経路と、
    前記第１、第２および第３光検出器から出射される３つの電気信号に基づき、前記測定領域における外力を受けた位置或いは区間を特定する解析手段と、を備えることを特徴とする請求項１３に記載の光ファイバセンサ。
  23. 前記光源は直線性の高い光源であり、前記少なくとも２つの光検出器として、第１、第２および第３光検出器が設けられており、
    前記測定領域内の前記測定用光ファイバは、２×２の第１カプラ、２×２の第２カプラ、および該両カプラ間に接続された２本の第１測定用光ファイバを有するマッハツェンダー干渉計の前記２本の第１測定用光ファイバと、偏波変動検出用の第２測定用光ファイバと、を備え、かつ、
    前記光源から送出された光波を２分岐し、２分岐された一方の光波を、前記第２カプラの２つの入出力端子の一方に入射させて前記２本の第１測定用光ファイバを一方向に伝搬させ、前記第１カプラの２つの入出力端の一方を通って前記第１光検出器に入射させる第１経路と、
    前記２分岐された他方の光波を前記第１カプラの２つの入出力端の他方に入射させ、前記２本の第１測定用光ファイバを他方向に伝搬させ、前記第２カプラの２つの入出力端子の一方を通って前記第２光検出器に入射させる第２経路と、
    前記２分岐された他方の光波を前記第１カプラの２つの入出力端の他方に入射させ、前記２本の第１測定用光ファイバを他方向に伝搬させ、前記第２カプラの２つの入出力端子の他方を通り、前記第２測定用光ファイバを伝搬させ、偏光子に通して前記第３の光検出器に入射させる第３経路と、
    前記第１、第２および第３光検出器から出射される３つの電気信号に基づき、前記測定領域における外力を受けた位置或いは区間を特定する解析手段と、を備えることを特徴とする請求項１３に記載の光ファイバセンサ。
  24. 前記光源は直線性の低い光源であり、前記少なくとも２つの光検出器として、第１、第２および第３光検出器が設けられており、
    前記測定領域内の前記測定用光ファイバは、１×２の第１カプラ、１×２の第２カプラ、および該両カプラ間に接続された２本の第１測定用光ファイバを有するマッハツェンダー干渉計の前記２本の第１測定用光ファイバと、第１および第２の偏光子で挟まれた偏波変動検出用の第２測定用光ファイバと、を備え、かつ、
    前記光源から送出された光波を２分岐する第１の１×２カプラと、該第１の１×２カプラで２分岐された一方の光波を２分岐する第２の１×２カプラと、
    前記第２の１×２カプラで２分岐された光波の一方を、前記マッハツェンダー干渉計の第２カプラに入射させて、前記第１測定用光ファイバを一方向に伝搬させ、前記第１光検出器に入射させる第１経路と、
    前記第２の１×２カプラで２分岐された光波の他方を、前記マッハツェンダー干渉計の第１カプラに入射させて、前記第１測定用光ファイバを他方向に伝搬させ、前記第２光検出器に入射させる第２経路と、
    前記第１の１×２カプラで２分岐された光波の他方を、前記第１の偏光子で直線偏光の光に変換した後、前記第２測定用光ファイバを伝搬させ、前記第２の偏光子を通して前記第３の光検出器に入射させる第３経路と、
    前記第１、第２および第３光検出器から出射される３つの電気信号に基づき、前記測定領域における外力を受けた位置或いは区間を特定する解析手段と、を備えることを特徴とする請求項１３に記載の光ファイバセンサ。
  25. 前記光源は直線性の高い光源であり、前記少なくとも２つの光検出器として、第１、第２および第３光検出器が設けられており、
    前記測定領域内の前記測定用光ファイバは、１×２の第１カプラ、１×２の第２カプラ、および該両カプラ間に接続された２本の第１測定用光ファイバを有するマッハツェンダー干渉計の前記２本の第１測定用光ファイバと、偏波変動検出用の第２測定用光ファイバと、を備え、かつ、
    前記光源から送出された光波を２分岐する第１の１×２カプラと、該第１の１×２カプラで２分岐された一方の光波を２分岐する第２の１×２カプラと、
    前記第２の１×２カプラで２分岐された光波の一方を、前記マッハツェンダー干渉計の第２カプラに入射させて、前記第１測定用光ファイバを一方向に伝搬させ、前記第１光検出器に入射させる第１経路と、
    前記第２の１×２カプラで２分岐された光波の他方を、前記マッハツェンダー干渉計の第１カプラに入射させて、前記第１測定用光ファイバを他方向に伝搬させ、前記第２光検出器に入射させる第２経路と、
    前記第１の１×２カプラで２分岐された光波の他方を前記第２測定用光ファイバを伝搬させ、偏光子を通して前記第３の光検出器に入射させる第３経路と、
    前記第１、第２および第３光検出器から出射される３つの電気信号に基づき、前記測定領域における外力を受けた位置或いは区間を特定する解析手段と、を備えることを特徴とする請求項１３に記載の光ファイバセンサ。
  26. 前記光源は直線性の低い光源であり、前記少なくとも２つの光検出器として、第１、第２および第３光検出器が設けられており、
    前記測定領域内の前記測定用光ファイバは、１×２の第１カプラ、１×２の第２カプラ、および該両カプラ間に接続された２本の第１測定用光ファイバを有するマッハツェンダー干渉計の前記２本の第１測定用光ファイバと、偏波変動検出用の第２測定用光ファイバと、を備え、かつ、
    前記光源に２つの入出力端の一方が接続され該光源から送出される光波を２分岐する第１の２×２カプラと、
    前記第１の２×２カプラで２分岐された一方の光波を２分岐する第２の１×２カプラと、
    前記第２の１×２カプラで２分岐された光波の一方を、前記マッハツェンダー干渉計の第２カプラに入射させて、前記第１測定用光ファイバを一方向に伝搬させ、前記第１光検出器に入射させる第１経路と、
    前記第２の１×２カプラで２分岐された光波の他方を、前記マッハツェンダー干渉計の第１カプラに入射させて、前記第１測定用光ファイバを他方向に伝搬させ、前記第２光検出器に入射させる第２経路と、
    前記第１の２×２カプラで２分岐された光波の他方を、偏光子で直線偏光の光に変換した後、前記第２測定用光ファイバを一方向に伝搬させ、反射端で反射させて前記第２測定用光ファイバを他方向に伝搬させ、前記偏光子および前記第１の２×２カプラ（５３）の２つの入出力端の他方を通して前記第３の光検出器に入射させる第３経路と、
    前記第１、第２および第３光検出器から出射される３つの電気信号に基づき、前記測定領域における外力を受けた位置或いは区間を特定する解析手段と、を備えることを特徴とする請求項１３に記載の光ファイバセンサ。
  27. 前記光源は直線性の高い光源であり、前記少なくとも２つの光検出器として、第１、第２および第３光検出器が設けられており、
    前記測定領域内の前記測定用光ファイバは、１×２の第１カプラ、１×２の第２カプラ、および該両カプラ間に接続された２本の第１測定用光ファイバを有するマッハツェンダー干渉計の前記２本の第１測定用光ファイバと、偏波変動検出用の第２測定用光ファイバと、を備え、かつ、
    前記光源に２つの入出力端の一方が接続され該光源から送出される光波を２分岐する第１の２×２カプラと、
    前記第１の２×２カプラで２分岐された一方の光波を２分岐する第２の１×２カプラと、
    前記第２の１×２カプラで２分岐された光波の一方を、前記マッハツェンダー干渉計の第２カプラに入射させて、前記第１測定用光ファイバを一方向に伝搬させ、前記第１光検出器に入射させる第１経路と、
    前記第２の１×２カプラで２分岐された光波の他方を、前記マッハツェンダー干渉計の第１カプラに入射させて、前記第１測定用光ファイバを他方向に伝搬させ、前記第２光検出器に入射させる第２経路と、
    前記第１の２×２カプラで２分岐された光波の他方を前記第２測定用光ファイバを一方向に伝搬させ、反射端で反射させて前記第２測定用光ファイバを他方向に伝搬させ、前記第１の２×２カプラの２つの入出力端の他方および偏光子を通して前記第３の光検出器に入射させる第３経路と、
    前記第１、第２および第３光検出器から出射される３つの電気信号に基づき、前記測定領域における外力を受けた位置或いは区間を特定する解析手段と、を備えることを特徴とする請求項１３に記載の光ファイバセンサ。
  28. 前記測定領域を複数の測定領域に分割し、分割した各測定領域に、前記マッハツェンダー干渉計の前記２本の第１測定用光ファイバをそれぞれ設け、前記各測定領域に設けた前記マッハツェンダー干渉計の前記２本の第１測定用光ファイバをカプラで縦接続したことを特徴とする請求項１乃至９、及び請求項１２乃至１９のいずれか１つに記載の光ファイバセンサ。
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