JP5829784B1 - Ofdrシステム - Google Patents
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Abstract
Description
光放射を2つの部分に分割するために配される第1の結合点に光学的に接続される、特定の波長帯内の光放射を放射可能な光放射源と、
第1の結合点に光学的に接続される基準経路と、
第1の結合点に光学的に接続される測定経路であって、反射された光放射に基づく測定のために配される測定ブランチに光学的に接続される光サーキュレーターを含む、測定経路とを含み、
基準経路及び測定経路は第2の結合点において光結合され、
第2の結合点を介する基準経路及び測定経路からの結合された光放射から信号を取得可能な光検出ユニットを更に含み、
測定経路は、偏光依存光路長シフター(PDOPS)を含み、偏光依存光路長シフターは、測定経路において光放射の第1の偏光(P1)及び第2の偏光(P2)を生じさせ又は作成する機能を有し、第1の偏光(P1)は第2の偏光(P2)とは異なり、
偏光依存光路長シフターは、更に、測定経路における第1の偏光(P1)の光路長が測定経路における第2の偏光(P2)の光路長と異なるという機能を有し、測定ブランチは、光ファイバー自身のセンシング長さに沿ったOFDRのための反射を提供する光ファイバーを含み、
偏光依存光路長シフター(PDOPS)において、第1の偏光(P1)と第2の偏光(P2)との間の反射スペクトルの重なりを避けるよう、反射スペクトルにおける第1の偏光(P1)と第2の偏光(P2)との間の光路長差(ΔPDOPS)が選択される、OFDRシステムが提供される。
−第1に、2つの直交する入力状態のためのファイバー特性の測定は、2つの別々の測定を要する。これらの測定は時間的に分離されるため、例えば意図的なファイバーの動き、意図されない振動、温度変化等に起因するファイバー環境の変化が、2つの測定間に追加の差をもたらす。分析において、差はもっぱら入力偏光の変化に起因するとみなされ、2つの分離した測定の信号から計算された単一の実効散乱プロフィールにエラーが生じる。
−第2に、他の欠点は、測定の一部が破損する場合の実効更新レートに関する。レーザースキャンごとに2つの直交入力状態を交替させることにより、各新しいレーザースキャン及び前のスキャンから更新された単一の実効散乱プロフィールを計算することができる。しかし、何らかの影響(例えば、レーザーモードホップ、強い振動等)により単一の測定が不正な場合、2つの更新された実効散乱プロフィールを捨てなければならず、これは実効更新レートを下げる。
−第3に、従来技術の解決策と比較すると、2つの入力偏光の間でキャリブレーションに差が生じ得ないため、不正確さの潜在的なソースが排除されることは本発明の追加の利点である。
偏光依存光路長シフターは、更に、測定経路における第1の偏光(P1)の光路長が測定経路における第2の偏光(P2)の光路長と異なるという機能を有し、
偏光依存光路長シフターは、関連するOFDRシステムと協力するよう適合され、OFDRシステムは、
光放射を2つの部分に分割するために配される第1の結合点に光学的に接続される、特定の波長帯内の光放射を放射可能な光放射源と、
第1の結合点に光学的に接続される基準経路と、
第1の結合点に光学的に接続される測定経路であって、反射された光放射に基づく測定のために配される測定ブランチに光学的に接続される光サーキュレーターを含む、測定経路とを含み、
基準経路及び測定経路は第2の結合点において光結合され、
第2の結合点を介する基準経路及び測定経路からの結合された光放射から信号を取得可能な光検出ユニットを更に含む、偏光依存光路長シフターにおいて、
偏光依存光路長シフターは、更に、測定経路における第1の偏光(P1)の光路長が測定経路における第2の偏光(P2)の光路長と異なるという機能を有し、測定ブランチは、光ファイバー自身のセンシング長さ(ls)に沿ったOFDRのための反射を提供する光ファイバーを含み、
偏光依存光路長シフター(PDOPS)において、第1の偏光(P1)と第2の偏光(P2)との間の反射スペクトルの重なりを避けるよう、反射スペクトルにおける第1の偏光(P1)と第2の偏光(P2)との間の光路長差(ΔPDOS)が選択される、偏光依存光路長シフターを有するOFDRシステムが提供される。
第1の結合点に光学的に接続される基準経路を提供するステップと、
第1の結合点に光学的に接続される測定経路であって、反射された光放射に基づく測定のために配される測定ブランチに光学的に接続される光サーキュレーターを含む、測定経路を提供するステップとを含み、
基準経路及び測定経路は第2の結合点において光結合され、
光検出ユニットを提供し及び第2の結合点を介する基準経路及び測定経路からの結合された光放射から信号を取得するステップを更に含み、
測定経路は偏光依存光路長シフターを含み、シフターは測定経路において放射の第1の偏光及び第2の偏光を誘導又は作成する機能を有し、第1の偏光は第2の偏光とは異なる、OFDRデータを取得するための方法において、
偏光依存光路長シフターは、更に、測定経路における第1の偏光(P1)の光路長が測定経路における第2の偏光(P2)の光路長と異なるという機能を有し、測定ブランチは、光ファイバー自身のセンシング長さ(ls)に沿ったOFDRのための反射を提供する光ファイバーを含み、
偏光依存光路長シフター(PDOPS)において、第1の偏光(P1)と第2の偏光(P2)との間の反射スペクトルの重なりを避けるよう、反射スペクトルにおける第1の偏光(P1)と第2の偏光(P2)との間の光路長差(ls)が選択される、OFDRデータを取得するための方法が提供される。
−第1の結合点15に光学的に接続される基準経路16、及び
−第1の結合点15に光学的に接続され、且つ、反射放射に基づく測定のために構成される測定ブランチ又はセンシングファイバー20に光学的に接続される光サーキュレーターを含む測定経路17
に分割するよう構成された第1の結合点又はスプリッター15に光学的に接続される。
に等しいことが示され、ここで、nは干渉計内の群屈折率であり、lcはレーザースキャンの所望の波長範囲の中心であり、Dlは所望の範囲である。離散フーリエ変換の出力は離散ビンの形態を取り、ビンはそれぞれの屈折率数によって称され得る。上述したように、これらのビンはファイバーに沿った位置に対応する。ゼロ周波数ビンは、後述するように、測定ブランチ及び基準ブランチの長さが等しいファイバー上の(仮想であり得る)点に対応する。反射において使用されるセンシングファイバーについては、路長差Dlはセンサファイバーに沿った位置変化Dz = Dl/2と等価であり、よって、ファイバー屈折率の単位変化はセンシングファイバーに沿った位置変化に対応し、次式に等しい。
であり、
が得られる。したがって、約50000〜100000のファイバー屈折率範囲を有するFBGは、測定アームの長さが基準アームの長さに等しいセンシングファイバー上の点から2〜4m離れたファイバー区間に相当する。
等式(5a)及び(5b)は単一の等式に結合され得る。
によって考慮される。この場合、以下の条件が成立すべきである。
光放射を2つの部分に分割するよう構成される第1の結合点に光学的に接続される光放射源5を提供するステップS1と、特定の波長帯内の光放射を放射するステップS2と、
第1の結合点に光学的に接続される基準経路16を提供するステップS3と、
反射された光放射に基づく測定のために構成される測定ブランチ20に光学的に接続される光サーキュレーター18を含み、第1の結合点に光学的に接続される測定経路17を提供するステップS4とを含み、
基準経路及び測定経路は第2の結合点25において光結合され、
光検出ユニット30を提供するステップS5と、第2の結合点を介する基準経路及び測定経路からの結合された光放射から信号を取得するステップS6とを更に含み、
測定経路17は、偏光依存光路長シフター(PDOPS、PDFS)10を含み、偏光依存光路長シフターは測定経路内の放射について第1の偏光P1及び第2の偏光P2を誘導又は作成する機能を有し、第1の偏光P1は第2の偏光P2とは異なり、
偏光依存光路長シフターは、更に、測定経路内の第1の偏光P1の光路長が測定経路内の第2の偏光P2の光路長と異なるという機能を有する。
Claims (13)
- 光放射を2つの部分に分割するために配される第1の結合点に光学的に接続される、特定の波長帯内の光放射を放射可能な光放射源と、
前記第1の結合点に光学的に接続される基準経路と、
前記第1の結合点に光学的に接続される測定経路であって、反射された光放射に基づく測定のために配される測定ブランチに光学的に接続される光サーキュレーターを含む、測定経路とを含み、
前記基準経路及び前記測定経路は第2の結合点において光結合され、
前記第2の結合点を介する前記基準経路及び前記測定経路からの結合された光放射から信号を取得可能な光検出ユニットを更に含み、
前記測定経路は、偏光依存光路長シフターを含み、前記偏光依存光路長シフターは、前記測定経路において光放射の第1の偏光及び第2の偏光を誘導又は作成する機能を有し、前記第1の偏光は前記第2の偏光とは異なる、OFDRシステムにおいて、
前記偏光依存光路長シフターは、更に、前記測定経路における前記第1の偏光の光路長が、前記測定経路における前記第2の偏光の光路長と異なるという機能を有し、前記測定ブランチは、光ファイバー自身のセンシング長さに沿ったOFDRのための反射を提供する光ファイバーを含み、
前記偏光依存光路長シフターにおいて、前記第1の偏光と前記第2の偏光との間の反射スペクトルの重なりを避けるよう、前記反射スペクトルにおける前記第1の偏光と前記第2の偏光との間の光路長差が選択される、OFDRシステム。 - 前記光検出ユニットは、周波数領域でOFDRを実行して反射スペクトルを提供可能であり、前記偏光依存光路長シフターは、前記反射スペクトルにおける前記第1の偏光と前記第2の偏光との間の前記光路長差を前記光ファイバーの前記センシング長さより大きくする、請求項1に記載のOFDRシステム。
- 前記第1の偏光及び前記第2の偏光は、実質的に直交し、内積により評価される、請求項1に記載のOFDRシステム。
- 前記特定の波長帯の単一のスキャンの間に、前記第1及び第2の偏光が作成又は誘導され、前記光検出ユニットにおいて測定されるよう、前記特定の波長帯内のスキャンが実行される、請求項1に記載のOFDRシステム。
- 前記偏光依存光路長シフターは、前記基準経路内の偏光に干渉しないよう配置される、請求項1に記載のOFDRシステム。
- 前記偏光依存光路長シフターは第1及び第2の光サブパスを定め、前記第1及び第2の光サブパスは、前記偏光依存光路長シフターに入るときに光放射を前記第1及び第2の光サブパスに分離するビームスプリッターと、前記第1及び第2の光サブパスからの光放射を結合するビームコンバイナーとによって定められる、請求項1に記載のOFDRシステム。
- 前記偏光依存光路長シフターは、前記第1及び/又は第2の光サブパス内に1つ以上の偏光コントローラを含む、請求項6に記載のOFDRシステム。
- 前記偏光依存光路長シフターは、前記第2の偏光とは異なる第1の偏光を作成又は誘導するためのファラデーミラーに光学的に接続されるサーキュレーターを含む、請求項6又は7に記載のOFDRシステム。
- 前記偏光依存光路長シフターは、前記ビームスプリッター及び/又は前記ビームコンバイナー内に偏光ビームスプリッターを含む、請求項6乃至8のいずれか一項に記載のOFDRシステム。
- 前記偏光依存光路長シフターは、前記第1及び/又は前記第2の光サブパス内に偏光保持ファイバーを含む、請求項6乃至9のいずれか一項に記載のOFDRシステム。
- 前記第1の結合点は、前記偏光依存光路長シフターの前記ビームスプリッターと光学的に統合される、請求項6に記載のOFDRシステム。
- 偏光依存光路長シフターであって、前記偏光依存光路長シフターは、測定経路において放射の第1の偏光および第2の偏光を誘導又は作成する機能を有し、前記第1の偏光は前記第2の偏光とは異なり、
前記偏光依存光路長シフターは、更に、前記測定経路における前記第1の偏光の光路長が、前記測定経路における前記第2の偏光の光路長と異なるという機能を有し、
前記偏光依存光路長シフターは、関連するOFDRシステムと協力するよう適合され、前記OFDRシステムは、
光放射を2つの部分に分割するために配される第1の結合点に光学的に接続される、特定の波長帯内の光放射を放射可能な光放射源と、
前記第1の結合点に光学的に接続される前記基準経路と、
前記第1の結合点に光学的に接続される前記測定経路であって、反射放射に基づく測定のために配される測定ブランチに光学的に接続される光サーキュレーターを含む、前記測定経路とを含み、
前記基準経路及び前記測定経路は第2の結合点において光結合され、
前記第2の結合点を介する前記基準経路及び前記測定経路からの結合された光放射から信号を取得可能な光検出ユニットを更に含む、偏光依存光路長シフターにおいて、
前記偏光依存光路長シフターは、更に、前記測定経路における前記第1の偏光の光路長が、前記測定経路における前記第2の偏光の光路長と異なるという機能を有し、前記測定ブランチは、光ファイバー自身のセンシング長さに沿ったOFDRのための反射を提供する光ファイバーを含み、
前記偏光依存光路長シフターにおいて、前記第1の偏光と前記第2の偏光との間の反射スペクトルの重なりを避けるよう、前記反射スペクトルにおける前記第1の偏光と前記第2の偏光との間の光路長差が選択される、偏光依存光路長シフター。 - 光放射を2つの部分に分割するために配される第1の結合点に光学的に接続される光放射源を提供し及び特定の波長帯内の光放射を放射するステップと、
前記第1の結合点に光学的に接続される基準経路を提供するステップと、
前記第1の結合点に光学的に接続される測定経路であって、反射された光放射に基づく測定のために配される測定ブランチに光学的に接続される光サーキュレーターを含む、測定経路を提供するステップとを含み、
前記基準経路及び前記測定経路は第2の結合点において光結合され、
光検出ユニットを提供し及び前記第2の結合点を介する前記基準経路及び前記測定経路からの結合された光放射から信号を取得するステップを更に含み、
前記測定経路は偏光依存光路長シフターを含み、前記偏光依存光路長シフターは前記測定経路において光放射の第1の偏光及び第2の偏光を誘導又は作成する機能を有し、前記第1の偏光は前記第2の偏光とは異なる、OFDRデータを取得するための方法において、
前記偏光依存光路長シフターは、更に、前記測定経路における前記第1の偏光の光路長が、前記測定経路における前記第2の偏光の光路長と異なるという機能を有し、前記測定ブランチは、光ファイバー自身のセンシング長さに沿ったOFDRのための反射を提供する光ファイバーを含み、
前記偏光依存光路長シフターにおいて、前記第1の偏光と前記第2の偏光との間の反射スペクトルの重なりを避けるよう、前記反射スペクトルにおける前記第1の偏光と前記第2の偏光との間の光路長差が選択される、OFDRデータを取得するための方法。
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