JP2011090590A - センシングシステム - Google Patents

Abstract

【課題】
監視装置から光ファイバーを介して送出される高パワーのレーザ光を反射することなく低損失で各センサノードに送ることができるセンシングシステムを提供する。
【解決手段】
レーザ発生装置１１を備えた監視装置１がレーザ光ＬＡを光ファイバー２を介して複数のセンサノード３に送出し、各センサノードでは受け取ったレーザ光の一部を光電変換部３２により光電変換して電力を生成し、当該電力により自己回路を駆動して、センサ３７から取得した所定のセンシング情報によりレーザ光を変調して光ファイバーを介して監視装置１に返送するセンシングシステム１００であって、レーザ発生装置１１は、多モードレーザ光または正弦波変調光を発生する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、監視装置が光ファイバーを介してレーザ光を複数のセンサノードに送出し、前記各センサノードにおいて光ファイバーを介して受け取った前記レーザ光の一部を光電変換して自己回路を駆動し、また前記レーザ光の一部を変調して当該変調したレーザ光にセンシング情報を載せて前記監視装置に返送するセンシングシステムに関し、具体的には、前記監視装置から前記光ファイバーを介して送出される高パワーの前記レーザ光を反射することなく低損失で前記各センサノードに送ることができるセンシングシステムに関する。

複数地点の温度等を監視するセンシング技術が、本願発明者により既に提案されている（特許文献１）。この技術は、監視装置側から電力用に利用できるレーザ光を光ファイバーを介してセンサノードに送出するもので、センサノードでは受け取ったレーザ光の一部を光電変換して電子回路駆動に使用するとともに、他の一部に変調を加えて光パルス信号として監視装置に送り返す。

特開２００８−２１２９２（出願人：黒川隆志，発明者：黒川隆志等）

特許文献１に記載の技術において、信号の伝送速度を上昇させ、またはノード数を増加させると、より高パワーのレーザ光が必要となる。
しかし、この種のセンシング技術では一般に単一モードレーザが使用されるが、レーザ光のパワーを強くすると図１３に示すように、光ファイバー９内で誘導ブリルアン散乱（ＳＢＳ： Ｓｔｉｍｕｌａｔｅｄ Ｂｒｉｌｌｏｕｉｎ Ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ）が生じ、レーザ光ＬＡが光ファイバー９中を伝播できずに反射してしまうという問題が生じる。

本発明は、監視装置が光ファイバーを介してレーザ光を複数のセンサノードに送出し、前記各センサノードにおいて光ファイバーを介して受け取った前記レーザ光の一部を光電変換して自己回路を駆動し、また前記レーザ光の一部を変調して当該変調したレーザ光にセンシング情報を載せて前記監視装置に返送するセンシングシステムにおいて、前記監視装置から前記光ファイバーを介して送出される高パワーの前記レーザ光を反射することなく低損失で前記各センサノードに送ることを目的とする。

本発明のセンシングシステムは（１）から（１２）を要旨とする。
（１）
レーザ発生装置を備えた監視装置がレーザ光を光ファイバーを介して複数のセンサノードに送出し、前記各センサノードでは受け取った前記レーザ光の一部を光電変換部により光電変換して電力を生成し、当該電力により自己回路を駆動して、センサから取得した所定のセンシング情報により前記レーザ光を変調して前記光ファイバーを介して前記監視装置に返送するセンシングシステムであって、
前記レーザ発生装置は、多モードレーザ光または正弦波変調光を発生する、
ことを特徴とするセンシングシステム。

（２）
前記レーザ発生装置は、
ファブリペロー型のレーザ、または、
単一モードレーザと、位相変調器または強度変調器と、正弦波信号発生器からなるレーザ発生装置、
であることを特徴とする（１）に記載のセンシングシステム。

（３）
前記多モードレーザ光の周波数間隔が１０ＭＨｚ以上（好ましくは２０ＭＨｚ以上）であることを特徴とする（１）または（２）に記載のセンシングシステム。

（４）
前記各センサノードは、それぞれＭＥＭＳ型光変調器を備え、前記監視装置から受け取った前記レーザ光を前記ＭＥＭＳ型光変調器により変調して前記監視装置に返送することを特徴とする（１）から（３）の何れかに記載のセンシングシステム。

（５）
前記センサノードは、前記光ファイバーを介して入射した前記レーザ光を前記光電変換部とＭＥＭＳ型光変調器とに分岐するとともに、前記ＭＥＭＳ型光変調器からの変調されたレーザ光を前記監視装置に返送する光分岐結合部を備え、
前記光分岐結合部は、第１サーキュレータと、カプラーと、第２サーキュレータとからなり、
前記第１サーキュレータは前記監視装置からの前記レーザ光を入射し、前記カプラーに出射し、
前記カプラーは入射した前記レーザ光を、前記光電変換部に送出するとともに前記第２サーキュレータを介して前記ＭＥＭＳ型光変調器に返送し、
前記第２サーキュレータは前記ＭＥＭＳ型光変調器からの前記変調されたレーザ光を入射して前記第１サーキュレータを介して前記監視装置に返送する、
ことを特徴とする（１）から（４）の何れか記載のセンシングシステム。

（６）
前記センサノードは、前記光ファイバーを介して入射した前記レーザ光を前記光電変換部とＭＥＭＳ型光変調器とに分岐するとともに、前記ＭＥＭＳ型光変調器からの変調されたレーザ光を前記監視装置に返送する光分岐結合部を備え、
前記光分岐結合部は、サーキュレータと、カプラーとからなり、
前記サーキュレータは前記監視装置からの前記レーザ光を入射し、前記カプラーに出射するとともに、前記ＭＥＭＳ型光変調器からの前記変調されたレーザ光を入射して前記サーキュレータを介して前記監視装置に返送し、
前記カプラーは入射した前記レーザ光を、前記光電変換部に送出するとともに前記ＭＥＭＳ型光変調器に送出する、
ことを特徴とする（１）から（５）の何れかに記載のセンシングシステム。

（７）
前記レーザ発生装置は、
所定波長の発電用レーザ光を発生する発電用光発生部と、前記発電用レーザ光の波長とは異なる波長の信号用レーザ光を発生する信号用光発生部と、前記発電用レーザ光と前記信号用レーザ光とを合波して出射するＷＤＭフィルタとを備え、
前記センサノードは、
前記レーザ発生装置からのレーザ光を前記光ファイバーを介して入射し、当該レーザ光から前記発電用レーザ光を取り出して前記光電変換部に送出するとともに前記信号用レーザ光を取り出して前記ＭＥＭＳ型光変調器に送出し、さらに前記ＭＥＭＳ型光変調器において変調されたレーザ光を入射して前記監視装置に返送するＷＤＭフィルタからなる光分岐結合部を備えた、
ことを特徴とする（１）から（６）の何れかに記載のセンシングシステム。

（８）
前記ＭＥＭＳ型光変調器が、可動ミラーと、前記可動ミラーを２ポジションの何れかに固定する静電気電極とを備えたセンシングシステムであって、
前記ＭＥＭＳ型光変調器を駆動するＭＥＭＳ駆動回路は、
高レベル電圧Ｅ_H、
前記高レベル電圧Ｅ_Hを過剰に高レベル側に付勢する過剰高レベル電圧Ｅ_HH、
低レベル電圧Ｅ_L、
前記低レベル電圧Ｅ_Lを過剰に低レベル側に付勢する過剰低レベル電圧Ｅ_LL
（ただし、Ｅ_HH＞Ｅ_H＞Ｅ_L＞Ｅ_LL）
の何れかを出力でき、
光信号レベルが低レベルから高レベルに移行するときは、Ｅ_L，Ｅ_HH，Ｅ_Hの順で電圧を出力し、高レベルから低レベルに移行するときは、Ｅ_H，Ｅ_LL，Ｅ_Hの順で電圧を出力して前記可動ミラーを駆動する、
ことを特徴とする（１）から（８）の何れかに記載のセンシングシステム。

（９）
前記ＭＥＭＳ駆動回路は、
コッククロフトウォルトン型昇圧回路と、
前記コッククロフトウォルトン型昇圧回路の出力から、前記過剰高レベル電圧Ｅ_HH，高レベル電圧Ｅ_Hおよび低レベル電圧Ｅ_L，またはさらに過剰低レベル電圧Ｅ_LLを生成するレギュレータ回路と、
前記過剰高レベル電圧Ｅ_HH，高レベル電圧Ｅ_H，低レベル電圧Ｅ_Lまたは過剰低レベル電圧Ｅ_LLの何れかを選択するスイッチ回路と、
を備えたことを特徴とする（１）から（９）の何れかに記載のセンシングシステム。

（１０）
前記センサノードは、前記光電変換部の出力側に直流昇圧回路を備えたことを特徴とする（１）から（９）の何れかに記載のセンシングシステム。

（１１）
前記センサノードは、前記光電変換部の出力側に直流昇圧回路を備え、またはさらに前記直流昇圧回路の後段に二次電池が設けられたことを特徴とする（１）から（１０）の何れかに記載のセンシングシステム。

（１２）
前記センサノードは、前記二次電池の充電電圧検出機能を有し、当該充電電圧が所定値よりも低下したときに、センシング動作を行わないことを特徴とする（１１）に記載のセンシングシステム。

本発明のセンシングシステムによれば、誘導ブリルアン散乱を防止することで大電力を各ノードに向けて送出でき、結果として必要電力を考慮せずにセンサノードの個数を増加することができる。また、信号の伝送速度を高速にすることで単位時間あたりのセンシング回数を増やすことができるが、この場合にも必要電力量を考慮する必要はない。

ファブリペロー型のレーザ発生装置を用いた本発明のセンシングシステムの実施形態を示す説明図である。 センサノードを示す回路図である。 直流昇圧回路をＤＣ／ＤＣコンバータにより構成した例を示す回路図である。 多モードレーザ光のスペクトルを示す図である。 レーザ光源と変調器とからなる本発明のセンシングシステムで使用するレーザ発生装置を示す説明図である。 （Ａ）はＭＥＭＳ型光変調器の具体構成を示す説明図、（Ｂ）はＭＥＭＳ型光変調器の他の具体構成を示す説明図、（Ｃ）はＭＥＭＳ駆動回路の出力電圧を示す図である。 ＭＥＭＳ駆動回路の構成例を示す回路図である。 光分岐結合部の第１構成例を示す説明図であり、２つのサーキュレータと１つのカプラーを用いた例を示す図である。 光分岐結合部の第２構成例を示す説明図であり、１つのサーキュレータと１つのカプラーを用いた例を示す図である。 光分岐結合部の第３構成例を示す説明図であり、ＷＤＭフィルタを用いた例を示す図である。 図１０の光分岐結合部の説明図であり、（Ａ）は監視装置のレーザ発生装置に設けられたＷＤＭフィルタの構成を、（Ｂ）はセンサノードの光分岐結合部に設けられたＷＤＭフィルタの構成を、（Ｃ）はＷＤＭに用いられるフィルタ膜の特性を示す図である。 ＭＰＵが二次電池の充電電圧検出機能を有するセンサノードを示す説明図である。 光ファイバー内で誘導ブリルアン散乱が生じる様子を示す従来技術の説明図である。

図１は本発明のセンシングシステムの一実施形態を示す説明図である。
図１において、センシングシステム１００は、監視装置１と、光ファイバー２と、複数のセンサノードＴ₁，Ｔ₂，・・・，Ｔ_M-1，Ｔ_Mとからなる。
監視装置１は、レーザ発生装置１１と、光情報受信装置１２と、サーキュレータ１３とからなる。

図１では、レーザ発生装置１１は、ファブリペロー型のレーザ光源であり、出射されるレーザ光ＬＡは多モードレーザ光である（図４参照）。
監視装置１は、光ファイバー２を介してレーザ光ＬＡをセンサノードＴ₁，Ｔ₂，・・・，Ｔ_M-1，Ｔ_Mに送出する。

図２に示すように、センサノードＴ₁，Ｔ₂，・・・，Ｔ_M-1，Ｔ_M（図２では符号３で代表して示す）は、マイクロプロセッサユニット（ＭＰＵ）３０と、光分岐結合部３１と、光電変換部３２と、直流昇圧回路３３と、二次電池３４と、ＭＥＭＳ型光変調器３５と、ＭＥＭＳ駆動回路３６と、センサ３７とからなる。

光分岐結合部３１は、光ファイバー２を介して入射したレーザ光ＬＡを光電変換部３２とＭＥＭＳ型光変調器３５とに分岐する。また、光分岐結合部３１は、ＭＥＭＳ型光変調器３５で変調されたレーザ光ＭＬＡを監視装置１に返送する。

光電変換部３２は、光分岐結合部３１から取得したレーザ光ＬＡの一部を光電変換して電力を生成し、この電力により自己回路（ＭＰＵ３０，ＭＥＭＳ型光変調器３５，センサ３７が能動回路を含む場合における当該センサ３７等）が駆動される。図３に、直流昇圧回路３３をＤＣ／ＤＣコンバータにより構成した例を示す。

ＭＥＭＳ駆動回路３６がＭＥＭＳ型光変調器３５を駆動することで、センサ３７から取得した所定のセンシング情報ＳＩをレーザ光ＬＡに載せて光ファイバー２を介して監視装置１に返送する。

ファブリペロー型のレーザ発生装置１１が発生するレーザ光ＬＡは多モードレーザ光であるので、ＳＢＳ（前述の誘導ブリルアン散乱）を防止することができる。図４に示すようにファブリペロー型レーザでは、一般に１０本程度以上の縦モードがある。そのため各モードへ光パワーが振り分けられ、ＳＢＳが起こる閾値パワーを上げるので、ＳＢＳは起こりにくくなる。

また、図５に示すように、レーザ発生装置（図１の符号１１参照）を、単一モードレーザ光を生成するレーザ光源１１１と、光変調器１１２と、正弦波信号発生器１１３とから構成することができる。単一モードレーザ光は光変調器１１２（特にパワー損失の小さい位相変調器が好ましい）で深く正弦波変調され、多数のサイドバンドを生成する。このとき変調周波数をｆｍとすると、スペクトル上ではｆｍの周波数間隔で複数のサイドバンドが立つ。

誘導ブリルアン散乱のブリルアン利得スペクトルは、波長１．５μｍの光に対しては線幅約２０ＭＨｚのローレンツ型をしているので、変調周波数ｆｍは１０ＭＨｚ以上（より好ましくは２０ＭＨｚ以上）とすることが効果的である。これにより、各サイドバンドへ光パワーが振り分けられ、ＳＢＳの起こる閾値パワーを上げるので、ＳＢＳは起こりにくくなる。

半導体レーザを正弦波電流で直接強度変調して、サイドバンドを発生させてもよい。このときは、レーザ光源の外部に別に変調器を設置する必要がない。このときも、変調周波数ｆｍは１０ＭＨｚ以上とすることが効果的である。

図６（Ａ），（Ｂ）にＭＥＭＳ型光変調器３５の構成例を示す。図６（Ａ），（Ｂ）においてＭＥＭＳ型光変調器３５は、可動ミラー３５１と、可動ミラー３５１を２つのポジションの何れかに固定する静電気電極３５２とを備えている。
静電気電極３５２は、加えられる電圧に応じた静電気引力または静電気斥力により、可動ミラー３５１のポジションを変更することができる。

入射したレーザ光ＬＡ₂を可動ミラー３５１に照射するための光学系は、図６（Ａ）では２つの光ファイバーＦ１，Ｆ２と、レンズＬとにより構成（透過型構成）され、図６（Ｂ）では、光ファイバーＦとレンズＬにより構成（反射型構成）されている。

ＭＥＭＳ駆動回路３６は、図６（Ｃ）に示すように、
（１）高レベル電圧Ｅ_H、
（２）高レベル電圧Ｅ_Hを過剰に高レベル側に付勢する電圧Ｅ_HH、
（３）低レベル電圧Ｅ_L、
（４）低レベル電圧Ｅ_Lを過剰に低レベル側に付勢する電圧Ｅ_LL
（ただし、Ｅ_HH＞Ｅ_H＞Ｅ_L＞Ｅ_LL）
の何れかを出力できる。

例えば光信号レベルが低レベルから高レベルに移行するときは、Ｅ_L，Ｅ_HH，Ｅ_Hの順で電圧を出力する。すなわち、低レベル電圧Ｅ_Lから高レベル電圧Ｅ_Hに移行する間に、付勢電圧Ｅ_HHを挿入して可動ミラー３５１を駆動する。これによって、従来単に低レベル電圧Ｅ_Lから高レベル電圧Ｅ_Hに変化させる駆動法よりも、応答速度を向上させることができる。

また、高レベルから低レベルに移行するときは、Ｅ_H，Ｅ_LL，Ｅ_Hの順で電圧を出力する。すなわち、高レベル電圧Ｅ_Hから低レベル電圧Ｅ_Lとの間に、付勢電圧Ｅ_LLを挿入して可動ミラー３５１を駆動する。これによってもやはり、従来単に高レベル電圧Ｅ_Hから低レベル電圧Ｅ_Lに変化させる駆動法よりも、応答速度を向上させることができる。

図６（Ｃ）では光信号レベルが、高レベル，低レベル，高レベル，低レベルに遷移（光信号が「１」，「０」，「１」，「０」に遷移）する例を示している。光信号レベルが、高レベルから低レベルに変化しないとき（高レベルが維持されるとき）、低レベルから高レベルに変化しないとき（低レベルが維持されるとき）は、電圧Ｅ_LLやＥ_HHは使用されない。

図７に、ＭＥＭＳ駆動回路３６の構成例を示す。図７において、ＭＥＭＳ駆動回路３６は、コッククロフトウォルトン型昇圧回路３６１と、レギュレータ回路３６２と、スイッチ回路３６３とからなる。
コッククロフトウォルトン型昇圧回路３６１は、周知回路であるので図示はしないがキャパシタとダイオードとを多段組み合わせて構成されるもので、電源電圧Ｖｃｃ（例えば２．５［Ｖ］）とパルス（例えば０−２．５［Ｖ］）を入力して例えば１２．５［Ｖ］（５×Ｖｃｃ）を出力している。

レギュレータ回路３６２は、コッククロフトウォルトン型昇圧回路３６１の出力電圧（１２．５［Ｖ］）から、過剰高レベル電圧Ｅ_HH（１０［Ｖ］），高レベル電圧Ｅ_H（５．５［Ｖ］）および低レベル電圧Ｅ_L（３［Ｖ］）を生成する。図７では、過剰低レベル電圧Ｅ_LLはグランド電位（０［Ｖ］）である。

スイッチ回路３６３は、ＭＰＵ３０の端子Ａ０，Ａ１から与えられる信号により、過剰高レベル電圧Ｅ_HH，高レベル電圧Ｅ_H，低レベル電圧Ｅ_L，過剰低レベル電圧Ｅ_LL（グランド電位）の何れかを選択して出力することで図６（Ｃ）に示したような電圧を生成できる。

図８に光分岐結合部３１の第１構成例を示す。図８では光分岐結合部を符号３１Ａで示す。光分岐結合部３１Ａは、第１サーキュレータ３１１と、カプラー３１２（たとえば、分岐比１０：１）と、第２サーキュレータ３１３とからなる。
第１サーキュレータ３１１は監視装置１からのレーザ光ＬＡを入射し、カプラー３１２に出射する。

カプラー３１２は入射したレーザ光ＬＡを、光電変換部３２にＬＡ₁として送出するとともに第２サーキュレータ３１３を介してＭＥＭＳ型光変調器３５にＬＡ₂として送出する。

第２サーキュレータ３１３はＭＥＭＳ型光変調器３５から返される変調されたレーザ光ＭＬＡを入射して第１サーキュレータ３１１を介して監視装置１に返送する。

図９に光分岐結合部３１の第２構成例を示す。図９では光分岐結合部を符号３１Ｂで示す。光分岐結合部３１Ｂは、サーキュレータ３１１と、カプラー３１２（たとえば、分岐比１０：１）とからなる。

サーキュレータ３１１は監視装置１からのレーザ光ＬＡを入射し、カプラー３１２に出射する。
カプラー３１２は入射したレーザ光ＬＡを、光電変換部３２にレーザ光ＬＡ₁として送出するとともに透過型構成（図６（Ａ））のＭＥＭＳ型光変調器３５にレーザ光ＬＡ₂として送出する。ＭＥＭＳ型光変調器３５からの変調されたレーザ光ＬＡは第１サーキュレータ３１１を介して監視装置１に返送する。

図１０に光分岐結合部３１の第３構成例を示す。図１０では光分岐結合部を符号３１Ｃで示す。光分岐結合部３１Ｃは、ＷＤＭフィルタ３１４からなる。一方、監視装置１のレーザ発生装置１１は、波長λ₁（たとえば、λ₁＝１．５μｍ）の発電用光を発生する発電用光発生部１１１と、波長λ₂（たとえば、λ₂＝１．３μｍ）の信号用光を発生する信号用光発生部１１２と、ＷＤＭフィルタ（Ｗａｖｅ−ｌｅｎｇｔｈ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ Ｆｉｌｔｅｒ）１１３とからなる。

ＷＤＭフィルタ１１３により、波長λ₁の発電用光と波長λ₂の信号用光とは１本のファイバーに結合され、レーザ光ＬＡとしてサーキュレータ１３を介してセンサノード３に送出する。なお、上記例では、λ₁＞λ₂としてあるが、λ₁＜λ₂とすることもできる。

センサノード３では、監視装置１からのレーザ光ＬＡを入射し、ＷＤＭフィルタ３１４は、入射したレーザ光ＬＡに含まれる波長λ₁の発電用光を光電変換部３２にレーザ光ＬＡ₁として送出する。これとともに、ＷＤＭフィルタ３１４は、波長λ₂の信号用光をＭＥＭＳ型光変調器３５にレーザ光ＬＡ₂として送出し、ＭＥＭＳ型光変調器３５から返される変調されたレーザ光ＭＬＡを入射して監視装置１に返送する。

図１１（Ａ）は、図１０のＷＤＭフィルタ１１３の構成を示している。図１１（Ａ）においてＷＤＭフィルタ１１３は、レンズＬ₁とフィルタ膜ＦＬＴとレンズＬ₂とからなり、光ファイバーＦ₁からのレーザ光に含まれる波長λ₁成分はレンズＬ₁とフィルタ膜ＦＬＴとレンズＬ₂を介して光ファイバーＦ₃に入射され、光ファイバーＦ₂からのレーザ光に含まれる波長λ₂成分はレンズＬ₂を通過した後フィルタ膜ＦＬＴに反射されて再びレンズＬ₂を通過し光ファイバーＦ₃に入射される。

図１１（Ｂ）は、図１０のＷＤＭフィルタ３１４の構成を示している。図１１（Ｂ）においてＷＤＭフィルタ３１４は、レンズＬ₁とフィルタ膜ＦＬＴとレンズＬ₂とからなり、光ファイバーＦ₁からのレーザ光に含まれる波長λ₁成分はレンズＬ₁とフィルタ膜ＦＬＴとレンズＬ₂を介して光ファイバーＦ₃に入射され、光ファイバーＦ₂からのレーザ光に含まれる波長λ₂成分はレンズＬ₁を通過した後フィルタ膜ＦＬＴに反射されて再びレンズＬ₁を通過し光ファイバーＦ₂に入射される。図１１（Ｃ）にフィルタ膜ＦＬＴの反射率の特性例を示す。

図２において、ＭＰＵ３０は、二次電池３４の充電電圧を検出することができ、充電電圧が所定値よりも低下したときに、センシング動作を行わないようにできる。この場合には、ＭＰＵ３０は低電力消費モードで動作し、光電変換部３２からの電力のほとんどは二次電池３４の充電に費やされる。

図１２にリセットＩＣを導入した充電回路の例を示す。図１２において、光電変換部３２に直流昇圧回路３３が接続され、直流昇圧回路３３には逆流防止用ダイオードＤを介して二次電池３４が接続されている。二次電池３４に並列接続された分圧用抵抗ｒ₁，ｒ₂の中点電圧と、アノード接地のツェナーダイオードＺＤのカソード電圧とが比較器ＣＭＰにより比較されている。充電電圧が低下し、分圧用抵抗ｒ₁，ｒ₂の中点電圧がツェナーダイオードＺＤの逆阻止電圧（例えば１．８［Ｖ］）を下回るとトランジスタスイッチ回路ＳＷからリセット信号がＭＰＵ３０に与えられる。

１ 監視装置
２ 光ファイバー
３ センサノード
１１ レーザ発生装置
１２ 光情報受信装置
１３ サーキュレータ
３０ マイクロプロセッサユニット（ＭＰＵ）
３１，３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃ 光分岐結合部
３２ 光電変換部
３３ 直流昇圧回路
３４ 二次電池
３５ ＭＥＭＳ型光変調器
３６ ＭＥＭＳ駆動回路
３７ センサ
１００ センシングシステム
１１１ レーザ光源
１１２ 光変調器
１１３ 正弦波信号発生器
３１１，３１３ サーキュレータ
３１２ カプラー
３１４ ＷＤＭフィルタ
３５１ 可動ミラー
３５２ 静電気電極
３６１ コッククロフトウォルトン型昇圧回路
３６２ レギュレータ回路
３６３ スイッチ回路
ＬＡ，ＬＡ₁，ＬＡ₂ レーザ光
ＭＬＡ 変調されたレーザ光
Ｔ₁，Ｔ₂，・・・，Ｔ_M センサノード

Claims (12)

1. レーザ発生装置を備えた監視装置がレーザ光を光ファイバーを介して複数のセンサノードに送出し、前記各センサノードでは受け取った前記レーザ光の一部を光電変換部により光電変換して電力を生成し、当該電力により自己回路を駆動して、センサから取得した所定のセンシング情報により前記レーザ光を変調して前記光ファイバーを介して前記監視装置に返送するセンシングシステムであって、
   前記レーザ発生装置は、多モードレーザ光または正弦波変調光を発生する、
   ことを特徴とするセンシングシステム。
2. 前記レーザ発生装置は、
   ファブリペロー型のレーザ、または、
   単一モードレーザと、位相変調器または強度変調器と、正弦波信号発生器からなるレーザ発生装置、
   であることを特徴とする請求項１に記載のセンシングシステム。
3. 前記多モードレーザ光の周波数間隔が１０ＭＨｚ以上（好ましくは２０ＭＨｚ以上）であることを特徴とする請求項１または２に記載のセンシングシステム。
4. 前記各センサノードは、それぞれＭＥＭＳ型光変調器を備え、前記監視装置から受け取った前記レーザ光を前記ＭＥＭＳ型光変調器により変調して前記監視装置に返送することを特徴とする請求項１から３の何れかに記載のセンシングシステム。
5. 前記センサノードは、前記光ファイバーを介して入射した前記レーザ光を前記光電変換部とＭＥＭＳ型光変調器とに分岐するとともに、前記ＭＥＭＳ型光変調器からの変調されたレーザ光を前記監視装置に返送する光分岐結合部を備え、
   前記光分岐結合部は、第１サーキュレータと、カプラーと、第２サーキュレータとからなり、
   前記第１サーキュレータは前記監視装置からの前記レーザ光を入射し、前記カプラーに出射し、
   前記カプラーは入射した前記レーザ光を、前記光電変換部に送出するとともに前記第２サーキュレータを介して前記ＭＥＭＳ型光変調器に返送し、
   前記第２サーキュレータは前記ＭＥＭＳ型光変調器からの前記変調されたレーザ光を入射して前記第１サーキュレータを介して前記監視装置に返送する、
   ことを特徴とする請求項１から４の何れか記載のセンシングシステム。
6. 前記センサノードは、前記光ファイバーを介して入射した前記レーザ光を前記光電変換部とＭＥＭＳ型光変調器とに分岐するとともに、前記ＭＥＭＳ型光変調器からの変調されたレーザ光を前記監視装置に返送する光分岐結合部を備え、
   前記光分岐結合部は、サーキュレータと、カプラーとからなり、
   前記サーキュレータは前記監視装置からの前記レーザ光を入射し、前記カプラーに出射するとともに、前記ＭＥＭＳ型光変調器からの前記変調されたレーザ光を入射して前記サーキュレータを介して前記監視装置に返送し、
   前記カプラーは入射した前記レーザ光を、前記光電変換部に送出するとともに前記ＭＥＭＳ型光変調器に送出する、
   ことを特徴とする請求項１から５の何れかに記載のセンシングシステム。
7. 前記レーザ発生装置は、
   所定波長の発電用レーザ光を発生する発電用光発生部と、前記発電用レーザ光の波長とは異なる波長の信号用レーザ光を発生する信号用光発生部と、前記発電用レーザ光と前記信号用レーザ光とを合波して出射するＷＤＭフィルタとを備え、
   前記センサノードは、
   前記レーザ発生装置からのレーザ光を前記光ファイバーを介して入射し、当該レーザ光から前記発電用レーザ光を取り出して前記光電変換部に送出するとともに前記信号用レーザ光を取り出して前記ＭＥＭＳ型光変調器に送出し、さらに前記ＭＥＭＳ型光変調器において変調されたレーザ光を入射して前記監視装置に返送するＷＤＭフィルタからなる光分岐結合部を備えた、
   ことを特徴とする請求項１から６の何れかに記載のセンシングシステム。
8. 前記ＭＥＭＳ型光変調器が、可動ミラーと、前記可動ミラーを２ポジションの何れかに固定する静電気電極とを備えたセンシングシステムであって、
   前記ＭＥＭＳ型光変調器を駆動するＭＥＭＳ駆動回路は、
   高レベル電圧Ｅ_H、
   前記高レベル電圧Ｅ_Hを過剰に高レベル側に付勢する過剰高レベル電圧Ｅ_HH、
   低レベル電圧Ｅ_L、
   前記低レベル電圧Ｅ_Lを過剰に低レベル側に付勢する過剰低レベル電圧Ｅ_LL
   （ただし、Ｅ_HH＞Ｅ_H＞Ｅ_L＞Ｅ_LL）
   の何れかを出力でき、
   光信号レベルが低レベルから高レベルに移行するときは、Ｅ_L，Ｅ_HH，Ｅ_Hの順で電圧を出力し、高レベルから低レベルに移行するときは、Ｅ_H，Ｅ_LL，Ｅ_Hの順で電圧を出力して前記可動ミラーを駆動する、
   ことを特徴とする請求項１から７の何れかに記載のセンシングシステム。
9. 前記ＭＥＭＳ駆動回路は、
   コッククロフトウォルトン型昇圧回路と、
   前記コッククロフトウォルトン型昇圧回路の出力から、前記過剰高レベル電圧Ｅ_HH，高レベル電圧Ｅ_Hおよび低レベル電圧Ｅ_L，またはさらに過剰低レベル電圧Ｅ_LLを生成するレギュレータ回路と、
   前記過剰高レベル電圧Ｅ_HH，高レベル電圧Ｅ_H，低レベル電圧Ｅ_Lまたは過剰低レベル電圧Ｅ_LLの何れかを選択するスイッチ回路と、
   を備えたことを特徴とする請求項１から８の何れかに記載のセンシングシステム。
10. 前記センサノードは、前記光電変換部の出力側に直流昇圧回路を備えたことを特徴とする請求項１から９の何れかに記載のセンシングシステム。
11. 前記センサノードは、前記光電変換部の出力側に直流昇圧回路を備え、またはさらに前記直流昇圧回路の後段に二次電池が設けられたことを特徴とする請求項１から１０の何れかに記載のセンシングシステム。
12. 前記センサノードは、前記二次電池の充電電圧検出機能を有し、当該充電電圧が所定値よりも低下したときに、センシング動作を行わないことを特徴とする請求項１１に記載のセンシングシステム。

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