JP6340089B2 - ファイバブラッググレーティング復調器及びその温度制御方法 - Google Patents
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Description
本出願の実施例はファイバブラッググレーティング復調器に関し、特に、所定の温度範囲内で動作できるファイバブラッググレーティング復調器及びその温度制御方法に関する。
ファイバブラッググレーティングセンサは光ファイバセンサの一種であり、構造ヘルスモニタリング、温度モニタリング及び鉄道落石のモニタリングなどの分野で汎用されている。ファイバブラッググレーティングセンサは、反射光の中心波長の変化によって被測定物の物理量の大きさを反映し、ファイバブラッググレーティング復調器はファイバブラッググレーティングセンサの光信号をコンピュータシステムが認識できる電気信号に変換することができる。
現在、ファイバブラッググレーティング復調器には、主に回折格子型（例えば、ＣＮ２０１４２５６９０）及び走査フィルタ型（例えば、ＣＮ２０３０８３５８５Ｕ）の２種類を含む。回折格子型または走査フィルタ型のいずれのファイバブラッググレーティング復調器は、光電部品と純粋な光学部品を使用しなければならない。従来のプロセスの制限及び光電部品の原理と特性によって、光電部品と純粋な光学部品のいずれの動作温度範囲は狭い。純粋な光学の受動部品の光ファイバサーキュレーターを例とする場合、市販の光ファイバサーキュレーターの動作温度範囲は一般に‐５℃〜７０℃であり、極めて少ない製品の動作温度範囲が‐２０℃〜７０℃に達することができる。当該温度範囲を超える場合に、その挿入損失とクロストークなどの重要な技術指標がいずれも急激に大きくなるため、使用できなくなる。光源、光スイッチなどの能動部品の通常の動作温度範囲はさらに狭い。従って、どのような原理のファイバブラッググレーティング復調器であっても、厳しい環境温度条件で使用できない。
従来のファイバブラッググレーティング復調器が広い温度範囲で使用できない欠陥を解消するために、本出願の実施例はファイバブラッググレーティング復調器の動作温度範囲を‐４０℃〜７０℃に拡大させるファイバブラッググレーティング復調器及びその温度制御方法を提供している。
第１の態様において、本出願の実施例は、温度制御システムと、ファイバブラッググレーティング復調器の光学部品を収容する動作キャビティと、前記光学部品と動作キャビティの外部との熱交換を遮断するように前記動作キャビティを被覆する断熱層とを備え、前記温度制御システムは、前記動作キャビティと結合されて前記動作キャビティ内の温度を調節するファイバブラッググレーティング復調器を提供している。
第２の態様において、本出願の実施例は、
ファイバブラッググレーティング復調器に備えられた、前記ファイバブラッググレーティング復調器の光学部品を収容している動作キャビティ内の温度を検出することと、
ファイバブラッググレーティング復調器に備えられる温度制御システムにより、検出された動作キャビティ内の温度が設定された温度閾値を満たすか否かを判別することと、
設定された温度閾値を満たさない場合に、動作キャビティ内の温度が前記温度閾値を満たすように前記温度制御システムの温度制御回路の出力電力を調節することと、
を備える、ファイバブラッググレーティング復調器の温度制御方法を提供する。
ファイバブラッググレーティング復調器に備えられた、前記ファイバブラッググレーティング復調器の光学部品を収容している動作キャビティ内の温度を検出することと、
ファイバブラッググレーティング復調器に備えられる温度制御システムにより、検出された動作キャビティ内の温度が設定された温度閾値を満たすか否かを判別することと、
設定された温度閾値を満たさない場合に、動作キャビティ内の温度が前記温度閾値を満たすように前記温度制御システムの温度制御回路の出力電力を調節することと、
を備える、ファイバブラッググレーティング復調器の温度制御方法を提供する。
本出願の実施例はファイバブラッググレーティング復調器の動作温度範囲を大きく拡大することができる。効率が高い加熱冷却装置を選択することで、機器の動作温度は‐４０℃〜７０℃にまで拡がっている。本出願の実施例では、さらに正確な温度制御により光電部品の性能を高めることができ、ファイバブラッググレーティング復調器の復調精度を高め、機器の使用寿命を延ばし、信頼性を強化する。
以下、添付の図面を参照して本発明の例示的な実施例を更に詳細に説明する。
図１は、本出願の例示的な実施例によるファイバブラッググレーティング復調器の構造を示すブロック図である。当該ファイバブラッググレーティング復調器は、例えば回折格子型のファイバブラッググレーティング復調器に適用できる。
図１は、本出願の例示的な実施例によるファイバブラッググレーティング復調器の構造を示すブロック図である。当該ファイバブラッググレーティング復調器は、例えば回折格子型のファイバブラッググレーティング復調器に適用できる。
図１において、温度制御回路が１０１と記され、光スイッチが１０２と記され、光源が１０３と記され、光電変換モジュールが１０４と記され、光スイッチ１０２に接続される光ファイバが１０５と記され、上位コンピュータに接続されるデータ線が１０６と記され、動作キャビティが１０７と記され、温度センサの電源及びデータ線が１０８と記され、冷却加熱器の制御及び電源線が１０９と記され、断熱層が１１０と記され、光ファイバが１１１と記され、サーキュレーターが１１２と記され、冷却加熱器が１１３と記され、温度センサが１１４と記され、ファイバブラッググレーティング復調器のケースが１１５と記される。
一の実施例において、当該ファイバブラッググレーティング復調器は動作キャビティ１０７と温度制御システムを備える。上記動作キャビティ１０７と温度制御システムがファイバブラッググレーティング復調器のケース１１５に配置される。当該ファイバブラッググレーティング復調器は、動作キャビティ１０７に収容された光学部品である例えば光源１０３、光スイッチ１０２、光電変換モジュール１０４及びサーキュレーター１１２をさらに備える。光スイッチ１０２が光ファイバ１０５の一端に接続され、光ファイバ１０５の他端はファイバブラッググレーティングセンサ（図示せず）に接続される。光ファイバ１１１は光スイッチ１０２とサーキュレーター１１２を接続する。光源１０３と光電変換モジュール１０４はいずれもそれぞれサーキュレーター１１２と結合される。
動作キャビティ１０７は、熱伝導材質で製造され、例えば、金属などの熱伝導性に優れた材質を使用して製造される。動作キャビティ１０７の外部は、断熱層１１０に緊密に被覆されることで、動作キャビティ１０７の内部と外部の熱交換をできるだけに減少できる。光スイッチ１０２に接続される光ファイバ１０５及び上位コンピュータに接続されるデータ線１０６は、動作キャビティ１０７の側壁に開けられた小さな孔を通じてファイバブラッググレーティング復調器内に導入され、上位コンピュータへ引き出される。動作キャビティ１０７の内部と外部との熱交換を低減するように、上記開けられた小さな孔をできるだけ小さくする。
動作時に、当該ファイバブラッググレーティング復調器は光ファイバ１０５を介してファイバブラッググレーティングセンサから光信号を受信し、光源１０３、光スイッチ１０２、光ファイバ１１１、サーキュレーター１１２及び光電変換モジュール１０４を通じて、受信された光信号を回折することで、空間において受信された光信号の各波長を分離させ、光信号と電気信号の変換を実現する。そして、変換により得られた電気信号を、上位コンピュータに接続されたデータ線１０６を通じて例えばコンピュータの上位コンピュータに伝送して、更なる解析と処理を行う。
上記ファイバブラッググレーティング復調器に備えられる温度制御システムは、上記動作キャビティ１０７内の温度を調節して、動作キャビティにおける光学部品を適切な温度範囲内で動作させる。一例示的な実施例によれば、当該温度範囲は３０℃〜４５℃であっても良い。動作キャビティ内の温度が適切な温度に調節されるので、動作キャビティ内の光学部品が安定に動作することができる。従って、当該ファイバブラッググレーティング復調器を広い範囲の動作環境において動作させるように、例えば、ファイバブラッググレーティング復調器のケース１１５が‐４０℃〜７０℃の温度範囲にあっても、当該ファイバブラッググレーティング復調器が依然として正常に動作することができる。
上記温度制御システムは、温度制御回路１０１、加熱冷却装置１１３及び温度センサ１１４を備える。一の実施例において、加熱冷却装置１１３は半導体冷却装置１１３を備える。半導体冷却装置１１３にはヒートシンク及びファンを配置することができ、例えば、加熱冷却面ヒートシンクと放熱ファンを備えることができる。半導体冷却装置１１３の動作面は動作キャビティ１０７の外表面に密着することができる。半導体冷却装置１１３は電力供応及び制御線１０９により温度制御回路１０１と結合できる。温度センサ１１４は、温度センサ電源及びデータ線１０８により温度制御回路１０１と結合できる。温度センサ電源及びデータ線１０８は上記動作キャビティ１０７の側壁に開けられた小さな孔を通して温度制御回路１０１に接続される。動作キャビティ１０７の内部と外部の熱交換を低減するように、上記開けられた小さな孔をできるだけ小さくする。温度センサ１１４は複数の温度センサにより構成された温度センサセットを備えてもよい。温度センサセットは動作キャビティ１０７内の各々の位置に配置され、例えば、動作キャビティ１０７の光学部品が相対的に密集した位置に配置される。温度センサ１１４は、温度制御回路１０１が動作キャビティ１０７内の温度を制御する根拠として、上記動作キャビティ１０７内の温度をリアルタイムに又は周期的に取得でき、温度センサ電源及びデータ線１０８を介して温度制御回路１０１に伝送する。
半導体冷却装置１１３は少なくとも１対のＮ型半導体材料とＰ型半導体材料を備え、それらは連結された熱電対を構成する。当該分野において、通常に「冷却装置」と呼ばれるが、半導体冷却装置が冷却できるだけでなく、加熱することもできる。例えば、半導体冷却装置１１３に直流電流が流れて、電流がＮ型部品からＰ型部品（順方向電流と称する）へ流れる場合に、半導体冷却装置１１３が熱量を吸収し、降温の効果を達成し、電流がＰ型部品からＮ型部品（逆方向電流と称する）へ流れる場合に、熱量を放出し、昇温の効果を達成する。
温度制御回路１０１は温度センサ１１４からの温度信号を受信する。例えば、温度センサ１１４からフィードバックされた信号が示す最低温度が３０℃より低い又は３０℃に近い場合、温度制御回路１０１が半導体冷却装置１１３に信号を送信して半導体冷却装置１１３の出力（例えば、出力電力又は継続時間）を高めることで、相応的に動作キャビティ１０７内の温度を上昇させる。このような方式によれば、動作キャビティ１０７内の各光学部品の動作性能を安定させるように、動作キャビティ１０７内の温度を３０℃より低くない適切な温度範囲内に維持させる。動作キャビティ１０７内の温度を上昇させるように、温度制御回路１０１は半導体冷却装置１１３に逆方向電流を印加し且つ印加された電流の大きさを大きくすることができる。
逆に、例えば、温度センサ１１４からフィードバックされた信号が示す最高温度が４５℃より高い又は４５℃に近い場合に、温度制御回路１０１は半導体冷却装置１１３に信号を送信して半導体冷却装置１１３の出力を高めることで、相応的に動作キャビティ１０７内の温度を降下させる。このような方式によれば、動作キャビティ１０７内の各光学部品の動作性能を安定させるように、動作キャビティ１０７内の温度を４５℃より高くない適切な温度範囲内に維持させる。動作キャビティ１０７内の温度を降下させるように、温度制御回路１０１は半導体冷却装置１１３に順方向電流を印加し且つ印加された電流の大きさを大きくすることができる。
温度制御回路１０１は、温度センサセット１１４からフィードバックされた温度が例えば３０℃〜４５℃などの適切な温度範囲内、又はその他の動作キャビティ１０７内の各光学部品の性能の安定を確保できる温度範囲内にあるまで、上記方式に従って操作される。
一の実施例において、実際の外部環境の温度状況に基づき固定の閾値Ｔを設定することができる。例えば、ファイバブラッググレーティング復調器のケース１１５の外部が寒い場合に、当該閾値Ｔを４５℃に接近させ、例えば４４℃に設定し、ファイバブラッググレーティング復調器のケース１１５の外部が暑い場合に、当該閾値Ｔを３０℃に接近させ、例えば３１℃に設定する。当該閾値は実際の動作に基づきその他の温度値に設定されても良い。
温度閾値Ｔが設定された場合に、温度センサ１１４からのフィードバック信号が示す最高温度が設定された閾値Ｔより高い場合に、温度制御回路１０１は半導体冷却装置１１３に信号を送信して半導体冷却装置１１３の出力を高めることで、相応的に動作キャビティ１０７内の温度を降下させる。このような方式によれば、動作キャビティ１０７内の各光学部品の動作性能を安定させるように、動作キャビティ１０７内の温度を設置された閾値Ｔより高くないように維持させる。動作キャビティ１０７内の最高温度が設置された閾値Ｔより高くないように、温度制御回路１０１は半導体冷却装置１１３に順方向電流を印加し且つ印加された電流の大きさを大きくする。
温度センサ１１４からフィードバックされた信号が示す最低温度が設置された閾値Ｔより低い場合に、温度制御回路１０１は半導体冷却装置１１３に信号を送信して半導体冷却装置１１３の出力を高めることで、相応的に動作キャビティ１０７内の温度を上昇させる。このような方式によれば、動作キャビティ１０７内の各光学部品の動作性能を安定させるように、動作キャビティ１０７内の温度を設置された閾値Ｔより低くないように維持させる。動作キャビティ１０７内の最低温度が設置された閾値Ｔより低くないように、温度制御回路１０１は半導体冷却装置１１３に逆方向電流を印加し且つ印加された電流の大きさを大きくする。
半導体冷却装置１１３が複数対のＮ型半導体材料とＰ型半導体材料を備える場合に、温度制御回路１０１から半導体冷却装置１１３に印加した電流の大きさは、半導体材料の対数の増加にしたがって大きくなることができるので、温度が上昇する又は降下する速度をさらに向上できる。
図２は本出願の例示的な実施例によるファイバブラッググレーティング復調器の構造を示すブロック図である。当該ファイバブラッググレーティング復調器は、例えば走査フィルタ型のファイバブラッググレーティング復調器に適用できる。
図２において、温度制御回路が２０１と記され、サーキュレーターに接続される光ファイバが２０５と記され、上位コンピュータに接続されるデータ線が２０６と記され、動作キャビティが２０７と記され、温度センサ電源及びデータ線が２０８と記され、断熱層が２１０と記され、光ファイバが２１１と記され、サーキュレーターが２１２と記され、温度センサが２１４と記され、ファイバブラッググレーティング復調器のケースが２１５と記され、走査光源制御回路及び光電検出回路が２１６と記され、冷却装置が２１７と記され、加熱器が２１８と記され、走査光源が２１９と記され、光電検知器が２２０と記され、冷却加熱装置の制御線及び電源線が２２１と記され、走査光源と光電検知器の信号線及び電力線が２２２と記される。
一の実施例において、当該ファイバブラッググレーティング復調器は動作キャビティ２０７と温度制御システムを備える。上記動作キャビティ２０７と温度制御システムは、ファイバブラッググレーティング復調器のケース２１５内に配置される。当該ファイバブラッググレーティング復調器は、動作キャビティ１０７に収容された光学部品を更に備え、例えば走査光源２１９、サーキュレーター２１２、光電検知器２２０、走査光源制御回路及び光電検出回路２１６を備える。
動作キャビティ２０７は、熱伝導材質で製造され、例えば、金属などの熱伝導性に優れた材質を使用して製造される。動作キャビティ２０７の外部には、断熱層２１０に緊密に被覆されることで、動作キャビティ２０７の内部と外部の熱交換をできるだけ減少できる。
サーキュレーター２１２に接続された光ファイバ２０５、走査光源２１９と光電検知器２２０の信号線及び電源線２２２は、動作キャビティ２０７の側壁に開けられた小さな孔を通じて動作キャビティ２０７に導入され、走査光源制御回路及び光電検出回路２１６に引き出される。動作キャビティ２０７の内部と外部の熱交換を低減するように、上記開けられた小さな孔をできるだけ小さくする。
動作時に、当該ファイバブラッググレーティング復調器は、光ファイバ２０５を介してファイバブラッググレーティングセンサ（図示せず）から光信号を受信し、レーザ部品走査光源２１９と光電検知器２２０を通じて、受信された光信号をフィルター処理し電気信号に変換して、走査光源制御回路及び光電検出回路２１６に送信し、更なる処理を行う。走査光源制御回路及び光電検出回路２１６は、レーザ部品走査光源２１９のレーザの発光周波数と電力を制御して、処理された電気信号を上位コンピュータに接続されたデータ線２０６を介して例えばコンピュータの上位コンピュータに伝送し、更なる解析と処理を行う。
一の実施例において、走査光源制御回路及び光電検出回路２１６は動作キャビティ２０７内に配置され、上記動作キャビティ２０７の側壁に開けられた穴を減少できる。
上記ファイバブラッググレーティング復調器に備えられる温度制御システムは、上記動作キャビティ２０７内の温度を調節することで、動作キャビティにおける光学部品を適切な温度範囲内で動作させる。一例示的な実施例によれば、当該温度範囲は３０℃〜４５℃であっても良い。上記温度制御システムは、温度制御回路２０１、冷却装置２１７（例えば、小型冷凍圧縮機）、及び加熱器２１８（例えば、正温度係数（ＰＴＣ）サーミスタ加熱器）を備えてもいい。冷却装置２１７と加熱器２１８は温度制御システムのアクチュエータとして、それぞれ冷却加熱装置の制御線及び電源線２２１を介して温度制御回路２０１と結合される。温度制御回路２０１は、一定の制御ポリシーに基づき動作キャビティ内の温度を制御する根拠として、温度センサ２１４により動作キャビティの内部温度を取得してもよい。
温度センサ２１４は温度センサ電源及びデータ線２０８を介して温度制御回路２０１と結合される。温度センサ電源及びデータ線２０８は上記動作キャビティ２０７の側壁に開けられた小さな孔を通して温度制御回路２０１に接続される。動作キャビティ２０７の内部と外部の熱交換を低減するように、上記開けられた小さな孔をできるだけ小さくする。温度センサ２１４は複数の温度センサにより構成された温度センサセットを備えてもいい。温度センサセットは、動作キャビティ１０７内の各々の位置に配置され、例えば、動作キャビティ２０７における光学部品が相対的に密集した位置に配置される。温度センサ２１４は、温度制御回路２０１により動作キャビティ２０７内の温度を制御し調節する根拠として、上記動作キャビティ内の温度をリアルタイムに又は周期的に取得でき、温度センサのデータ線２０８を介して温度制御回路２０１に伝送する。
冷却装置２１７は、上記動作キャビティ２０７と上記動作キャビティ２０７を被覆する断熱層２１０の中に嵌め込むことができる。上記冷却装置２１７は、上記温度制御回路２０１からの指示を受信して動作キャビティ２０７内の温度を降下させる。冷却装置２１７は温度制御回路２０１により給電される。
加熱器２１８は、動作キャビティ２０７内に配置され、例えば、その発熱部材が動作キャビティ２０７内に完全に配置される。加熱器２１８は上記温度制御回路２０１からの指示を受信して動作キャビティ２０７内の温度を上昇させる。加熱器２１８は温度制御回路２０１により給電される。
温度制御回路２０１は温度センサセット２１４からの温度信号を受信する。例えば、温度センサ２１４で示された最低温度が３０℃より低い又は３０℃に近い場合に、温度制御回路２０１は加熱器２１８に信号を送信して加熱器２１８の出力を高めることで、相応的に動作キャビティ２０７内の温度を上昇させる。このような方式によれば、動作キャビティ２０７内の各光学部品の動作性能を安定させるように、動作キャビティ２０７内の温度を３０℃より低くない適切な温度範囲に維持させる。
逆に、例えば温度センサ２１４からのフィードバック信号で示された最高温度が４５℃より高い又は４５℃に近い場合に、温度制御回路２０１は冷却装置２１７に信号を送信して冷却装置２１７の出力を高めることで、相応的に動作キャビティ２０７内の温度を降下させる。このような方式によれば、動作キャビティ２０７内の各光学部品の動作性能を安定させるように、動作キャビティ２０７内の温度を４５℃より高くない適切な温度範囲に維持させる。
温度制御回路２０１は、温度センサセット２１４からフィードバックされた温度が例えば３０℃〜４５℃などの適切な温度範囲内、又はその他の動作キャビティ２０７内の各光学部品の性能の安定を確保できる温度範囲内にあるまで、当該操作を継続する。
一の実施例において、実際の外部環境の温度状況に基づき温度閾値Ｔを設定することができる。例えば、ファイバブラッググレーティング復調器のケース２１５の外部が寒い場合に、当該閾値Ｔを４５℃に接近させ、例えば４４℃に設定し、ファイバブラッググレーティング復調器のケース２１５の外部が暑い場合に、当該閾値Ｔを３０℃に接近させ、例えば３１℃に設定する。当該温度閾値は、実際の動作に基づきその他の温度値に設定されても良い。
閾値Ｔが設定された場合に、温度センサ２１４からのフィードバック信号が示す最高温度が設定された閾値Ｔより高い場合に、温度制御回路２０１は冷却装置２１７に信号を送信して冷却装置２１７の出力を高めることで、相応的に動作キャビティ２０７内の温度を降下させる。このような方式によれば、動作キャビティ２０７内の各光学部品の動作性能を安定させるように、動作キャビティ２０７内の温度を設定された閾値Ｔより高くないように維持させる。
温度センサ２１４からフィードバックされた信号が示す最低温度が設定された温度閾値Ｔより低い場合に、温度制御回路２０１は加熱器２１８に信号を送信して加熱器２１８の出力を高めることで、相応的に動作キャビティ２０７内の温度を上昇させる。このような方式によれば、動作キャビティ２０７内の各光学部品の動作性能を安定させるように、動作キャビティ２０７内の温度を設定された閾値Ｔより低くないように維持させる。
図１に示された温度制御システムを図２に示すようなファイバブラッググレーティング復調器に適用してもよく、図２に示された温度制御システムを図１に示すようなファイバブラッググレーティング復調器に適用してもよい。当業者は、このような置換を容易に想到できる。
図３は本発明によるファイバブラッググレーティング復調器の温度制御方法３００のフローチャートであり、当該ファイバブラッググレーティング復調器は温度制御システムとファイバブラッググレーティング復調器の光学部品を収容する動作キャビティを備える。一の実施例において、動作キャビティの内部と外部の熱交換をできるだけ減少するように、上記動作キャビティの外部には断熱層が緊密に被覆されている。当該方法は、ソフトウェア、ハードウェア又はソフトウェアとハードウェアを組み合わせる方式を採用し、温度制御システムの温度制御回路において実現できる。
当該方法３００はステップ３０１から始まり、当該ステップにおいて、当該温度制御システムが給電され、この場合、ファイバブラッググレーティング復調器は動作状態であってもよく、動作状態でなくてもよい。次に、当該方法はステップ３０２へ進み、当該ステップで、当該温度制御システムの温度制御回路はファイバブラッググレーティング復調器内に備えらえる動作キャビティ内の温度を検出する。例えば、動作キャビティ内に設置された温度センサに検知された情報を読み取ることで当該温度を検出する。次に、当該方法３００はステップ３０３へ進み、当該ステップで、検出された動作キャビティ内の温度が温度閾値Ｔを満たすか否かを判定する。閾値Ｔを満たす場合に、当該方法３００はステップ３０２に戻り、動作キャビティ内の温度を更に検出する。閾値Ｔを満たさない場合に、当該方法３００はステップ３０４へ進み、動作キャビティ内の温度を調節する。
一の実施例において、ファイバブラッググレーティング復調器の動作キャビティ内の光学部品は、室温に近接する温度範囲３０℃〜４５℃での動作性能が良いので、当該閾値Ｔについて温度範囲３０℃〜４５℃における任意の値を選択できる。なお、実際の外部環境の温度状況に基づき閾値Ｔを設定することができる。例えば、当該ファイバブラッググレーティング復調器の外部が寒い場合に、当該閾値Ｔを４５℃に接近させ、例えば４４℃に設定することができ、外部が暑い場合に、当該閾値Ｔを３０℃に接近させ、例えば３１℃に設定することができる。当該閾値は、実際の動作に基づきその他の温度値に設定されてもよい。
方法３００のステップ３０４において、検出された動作キャビティ内の温度が設定された閾値より低い場合に、温度制御回路の出力を調節して動作キャビティ内の温度を上昇させ、検出された動作キャビティ内の温度が設定された閾値より高い場合に、温度制御回路の出力を調節して動作キャビティ内の温度を降下させる。
一の実施例において、上記温度制御システムに備えられる加熱冷却装置は半導体冷却装置を採用することができる。温度センサからのフィードバック信号が示す最高温度が設定された閾値Ｔより高い場合に、温度制御回路が半導体冷却装置に信号を送信して半導体冷却装置の出力を高めることで、それに対応して動作キャビティ内の温度を降下させる。このような方式によれば、動作キャビティ内の各光学部品の動作性能を安定させるように、動作キャビティ内の温度を設定された閾値Ｔより高くないように維持させる。動作キャビティ内の最高温度が設定された閾値Ｔより高くないように、温度制御回路は半導体冷却装置に順方向電流を印加し且つ印加された電流の大きさを大きくする。
温度センサからフィードバックされた信号が示す最低温度が設定された閾値Ｔより低い場合に、温度制御回路は半導体冷却装置に信号を送信して半導体冷却装置の出力を高めることで、相応的に動作キャビティ内の温度を上昇させる。このような方式によれば、動作キャビティ内の温度を設定された閾値Ｔより低くならないように維持させ、動作キャビティ内の各光学部品の動作性能を安定させる。動作キャビティ内の最低温度が設定された閾値Ｔより低くないように、温度制御回路は半導体冷却装置に逆方向電流を印加し且つ印加された電流の大きさを大きくする。
一の実施例において、上記温度制御システムは冷却装置と加熱器を備える。温度センサからのフィードバック信号が示す最高温度が設定された閾値Ｔより高い場合に、温度制御回路が冷却装置に信号を送信して冷却装置の出力を高めることで、相応的に動作キャビティ内の温度を降下させる。このような方式によれば、動作キャビティ内の各光学部品の動作性能を安定させるように、動作キャビティ内の温度を設定された閾値Ｔより高くないように維持させる。
温度センサに示された最低温度が設定された閾値Ｔより低い場合に、温度制御回路が加熱器に信号を送信して加熱器の出力を高めることで、相応的に動作キャビティ内の温度を上昇させる。このような方式によれば、動作キャビティ内の各光学部品の動作性能を安定させるように、動作キャビティ内の温度を設定された閾値Ｔより低くないように維持させる。
温度制御回路の出力を調節してから、ステップ３０２に戻り、直ちに動作キャビティ内の温度を再度に検出してもよく、例えば１〜５分の一つの遅延を設定した後、動作キャビティ内の温度を再度に検出しても良い。
その後、当該方法３００は上記ステップを繰り返し、動作キャビティの温度が設定された閾値に等しい又は近接することを確保する。
一の実施例において、ステップ３０３の温度閾値は、上限温度と下限温度を含む温度範囲であっても良い。例えば、当該温度範囲は３０℃〜４５℃であっても良く、この場合、上限温度は４５℃であり、下限温度は３０℃である。検出された温度が設定された温度範囲にある場合に、当該方法３００はステップ３０２に戻って動作キャビティ内の温度を継続に検出する。そうでない場合に、当該方法３００はステップ３０４へ進み、温度制御回路の出力を調節することで動作キャビティ内の温度を上昇させる又は降下させて、動作キャビティの温度を設定された温度範囲に収める。温度制御回路の出力電力を調節する方式は、上記方式を参照して、動作キャビティの温度を設定された温度範囲内に収める。
ここで設定された温度範囲は必ずしも３０℃〜４５℃の温度範囲に限定するのではなく、例えば３１℃〜４４℃、又はより狭い、又はより広い温度範囲であっても良い。当該温度範囲に対する設定は、さらに動作キャビティ内の光学部品の動作パラメータを参照して調節しても良い。
以上、図面を参照して本出願の例示的な実施形態を説明したが、本発明の保護範囲はこれに限られず、当業者であれば本出願により開示された技術範囲内で、様々な変更や置換形態を想到できる。
Claims (11)
- 光学部品と、
温度制御システムと、
前記光学部品を収容するための動作キャビティと、
前記光学部品と前記動作キャビティの外部との熱交換を遮断するように、前記動作キャビティを被覆する断熱層と、
を備え、
前記温度制御システムは前記動作キャビティと結合され、前記動作キャビティ内の温度を調節し、
前記温度制御システムは、温度制御回路、前記温度制御回路と結合される温度センサ、及び前記温度制御回路と結合される温度調節装置を備え、
前記温度調節装置は冷却加熱器を備え、
前記冷却加熱器は、前記動作キャビティ内に完全に取り付けられる加熱器と、前記動作キャビティと前記動作キャビティを被覆する前記断熱層の中に嵌め込まれる冷却装置を備え、
前記加熱器と前記冷却装置は、接触せずに個別に設けられていることを特徴とするファイバブラッググレーティング復調器。 - 前記温度センサは前記動作キャビティの内側に取り付けられている、請求項１に記載のファイバブラッググレーティング復調器。
- 前記温度センサは１セットの温度センサを備える、請求項２に記載のファイバブラッググレーティング復調器。
- 前記光学部品は、光スイッチ、光源、光電変換モジュール、及びサーキュレーターを含む、請求項１〜３のいずれかに記載のファイバブラッググレーティング復調器。
- 前記光学部品は、走査光源、サーキュレーター、光電検知器を含む、請求項１〜３のいずれかに記載のファイバブラッググレーティング復調器。
- 前記動作キャビティの外部に位置し、前記走査光源及び前記光電検知器とそれぞれ結合される、走査光源制御回路及び光電検出回路をさらに備える、請求項５に記載のファイバブラッググレーティング復調器。
- 前記温度制御システムは、前記動作キャビティ内の温度を３０℃〜４５℃に調節するように構成されることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載のファイバブラッググレーティング復調器。
- ファイバブラッググレーティング復調器に備えられる、前記ファイバブラッググレーティング復調器の光学部品を収容する動作キャビティ内の温度を検出することと、
前記ファイバブラッググレーティング復調器に備えられる温度制御システムにより、検出された前記動作キャビティ内の温度が設定された温度閾値を満たすか否かを判別することと、
設定された前記温度閾値を満たさない場合に、前記動作キャビティ内の温度が前記温度閾値を満たすように、前記温度制御システムの温度制御回路の出力を調節することと、
を備え、
前記温度制御システムは、前記動作キャビティと前記動作キャビティを被覆する断熱層の中に嵌め込まれる冷却装置と、前記動作キャビティ内に取り付けられる加熱器を含み、
前記加熱器と前記冷却装置は、接触せずに個別に設けられ、
前記温度制御システムの前記温度制御回路の出力を調節するステップは、前記冷却装置の出力電力又は前記加熱器の出力電力を増大することにより前記動作キャビティ内の温度を調節するファイバブラッググレーティング復調器の温度制御方法。 - 前記温度閾値は上限温度と下限温度を含む温度範囲である、請求項８に記載のファイバブラッググレーティング復調器の温度制御方法。
- 前記光学部品は、光スイッチ、光源、光電変換モジュール及びサーキュレーターを含む、請求項８に記載のファイバブラッググレーティング復調器の温度制御方法。
- 前記光学部品は、走査光源、サーキュレーター、光電検知器を含み、前記ファイバブラッググレーティング復調器は、走査光源制御回路及び光電検出回路をさらに備え、前記走査光源制御回路及び前記光電検出回路は、前記動作キャビティの外部に位置し、前記走査光源及び前記光電検知器と結合される、請求項８に記載のファイバブラッググレーティング復調器の温度制御方法。
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