JP6610775B2 - 光ファイバセンサ、及び光ファイバセンサシステム - Google Patents
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Description
振動及び変移の少なくとも一方が生じると伝搬する光の偏波状態を変化させる光ファイバと、
前記光ファイバの一端側に配置され、前記光ファイバに第1の波長の光を入射させる第1の光送信器と、
前記光ファイバの他端側に配置され、前記光ファイバを前記一端側から前記他端側に向かう第1の方向に伝搬された前記第1の波長の光を受光する第1の光受信器と、
前記第1の光受信器が受光した光の偏波の変動を検出する第1の偏波変動検出器と、
前記光ファイバの他端側に配置され、前記光ファイバに第2の波長の光を入射させる第2の光送信器と、
前記光ファイバの一端側に配置され、前記光ファイバを前記第1の方向とは反対方向の第2の方向に伝搬された前記第2の波長の光を受光する第2の光受信器と、
前記第2の光受信器が受光した光の偏波の変動を検出する第2の偏波変動検出器と、
前記光ファイバの一端側と前記第1の光送信器及び前記第2の光受信器との間に配置され、前記第1の光送信器から出射した前記第1の波長の光を前記光ファイバに入射させ、かつ前記光ファイバを前記第2の方向に伝搬された前記第2の波長の光を前記第2の光受信器で受光させる第1の分離器と、
前記光ファイバの他端側と前記第2の光送信器及び前記第1の光受信器との間に配置され、前記第2の光送信器から出射した前記第2の波長の光を前記光ファイバに入射させ、かつ前記光ファイバを前記第1の方向に伝搬された前記第1の波長の光を前記第1の光受信器で受光させる第2の分離器とを含む光ファイバセンサと、
前記第1の偏波変動検出器が検出した偏波の変動を示す第1の偏波変動データと、前記第2の偏波変動検出器が検出した偏波の変動を示す第2の偏波変動データとを収集するデータ処理装置とを備える光ファイバセンサシステム。
前記第1の分離器は、前記光ファイバの一端側に接続される第1のポートと、前記第1の光送信器に接続される第2のポートと、前記第2の光受信器に接続される第3のポートを有し、前記第1の波長の光を前記第2のポートから第1のポートへ通過させ、前記第2の波長の光を前記第1のポートから前記第3のポートへ通過させる第1の波長多重分離器を含み、前記第2の分離器は、前記光ファイバの他端側に接続される第4のポートと、前記第2の光送信器に接続される第5のポートと、前記第1の光受信器に接続される第6のポートを有し、前記第1の波長の光を前記第4のポートから第6のポートへ通過させ、前記第2の波長の光を前記第5のポートから前記第4のポートへ通過させる第2の波長多重分離器を含む付記1に記載の光ファイバセンサシステム。
前記第1の光受信器は、前記光ファイバを前記第1の方向に伝搬された前記第1の波長の光の第1の偏波方向の光成分を検出する第1の偏波成分検出器と、前記第1の偏波方向に直交する第2の偏波方向の光成分を検出する第2の偏波成分検出器とを含み、前記第2の光受信器は、前記光ファイバを前記第2の方向に伝搬された前記第2の波長の光の第3の偏波方向の光成分を検出する第3の偏波成分検出器と、前記第3の偏波方向に直交する第4の偏波方向の光成分を検出する第4の偏波成分検出器とを含む付記1又は2に記載の光ファイバセンサシステム。
前記第1の光受信器は、前記光ファイバを伝搬された前記第1の波長の光のうち前記第1の偏波方向の光成分を前記第1の偏波成分検出器に分岐し、前記第2の偏波方向の光成分を前記第2の偏波成分検出器に分岐する第1の偏波分離器を更に含み、前記第2の光受信器は、前記光ファイバを伝搬された前記第2の波長の光のうち前記第3の偏波方向の光成分を前記第3の偏波成分検出器に分岐し、第4の偏波方向の光成分を前記第4の偏波成分検出器に分岐する第2の偏波分離器を更に含む付記3に記載の光ファイバセンサシステム。
前記第1の偏波分離器は、前記第1の偏波方向の光及び前記第2の偏波方向の光の一方を透過し、他方を反射する第1の偏光ビームスプリッタを更に有し、前記第2の偏波分離器は、前記第3の偏波方向の光及び前記第4の偏波方向の光の一方を透過し、他方を反射する第2の偏光ビームスプリッタを更に有する付記4に記載の光ファイバセンサシステム。
前記第1の偏波変動検出器は、第1の偏波成分検出器で検出された前記第1の偏波方向の光成分と、前記第2の偏波成分検出器で検出された前記第2の偏波方向の光成分とに基づいて、前記光ファイバを伝搬された第1の波長の光の偏波面の回転を検出する第1の偏波回転検出器を含み、前記第2の偏波変動検出器は、前記第3の偏波成分検出器で検出された前記第3の偏波方向の光成分と、前記第4の偏波成分検出器で検出された前記第4の偏波方向の光成分とに基づいて、前記光ファイバを伝搬された第2の波長の光の偏波面の回転を検出する第2の偏波回転検出器を含む付記3から5何れか1つに記載の光ファイバセンサシステム。
前記第1の偏波回転検出器は、前記検出された第1の偏波方向の光成分と前記第2の偏波方向の光成分との比に基づいて前記偏波面の回転を検出し、前記第2の偏波回転検出器は、前記検出された第3の偏波方向の光成分と前記第4の偏波方向の光成分との比に基づいて前記偏波面の回転を検出する付記6に記載の光ファイバセンサシステム。
前記第1の光送信器は直線偏光の光を出射する第1の光源を含み、前記第2の光送信器は直線偏光の光を出射する第2の光源を含む付記1から7何れか1つに記載の光ファイバセンサシステム。
前記光ファイバセンサを複数有する付記1から8何れか1つに記載の光ファイバセンサシステム。
前記光ファイバが、光信号の送受信を行う光信号伝送システムで用いられる光ファイバを兼ねる付記1から9何れか1つに記載の光ファイバセンサシステム。
前記光ファイバの両端にそれぞれ前記光信号の送受信を行う複数の光信号送受信器を有しており、前記光ファイバの一端側に配置された複数の光信号送受信器の一部が前記第1の光送信器及び前記第2の光受信器として使用され、前記光ファイバの他端側に配置された複数の光信号送受信器の一部が前記第2の光送信器及び前記第1の光受信器として使用される付記10に記載の光ファイバセンサシステム。
前記光信号伝送システムがデジタルコヒーレント光通信方式を用いて偏波多重光信号の送受信を行うものであり、前記光信号送受信器はデジタルコヒーレント光受信器を含む付記11に記載の光ファイバセンサシステム。
前記光ファイバの一端側に配置された前記デジタルコヒーレント光受信器が前記第2の光受信器として使用され、前記光ファイバの他端側に配置された前記デジタルコヒーレント光受信器が前記第1の光受信器として使用される付記12に記載の光ファイバセンサシステム。
前記デジタルコヒーレント光受信器が、前記偏波多重光信号を互いに直交する2つの偏波成分に分離する偏波分離手段と、前記分離された各偏波成分を電気信号に変換する光電変換手段と、前記変換された各偏波成分の電気信号をデジタル信号に変換する信号変換手段と、前記デジタル信号に対して所定の信号処理を実施するデジタル信号処理手段とを含む付記13に記載の光ファイバセンサシステム。
前記偏波分離手段と前記光電変換手段とが、前記第1の光受信器及び前記第2の光受信器として使用される付記14に記載の光ファイバセンサシステム。
前記第1の偏波変動検出器及び前記第2の偏波変動検出器は、前記変換された各偏波成分の電気信号に基づいて偏波の変動を検出する付記15に記載の光ファイバセンサシステム。
前記デジタル信号処理手段が実施する信号処理が偏波分離信号処理を含み、
前記第1の偏波変動検出器及び前記第2の偏波変動検出器は、前記偏波分離信号処理で計算された偏波角度に基づいて偏波の変動を検出する付記15に記載の光ファイバセンサシステム。
前記デジタル信号処理手段は、外部から参照が可能なレジスタを含み、該レジスタに、前記偏波分離信号処理で計算された偏波角度を書き込む付記17に記載の光ファイバセンサシステム。
前記光信号伝送システムは波長分割多重方式を用いて複数のチャンネルで前記光信号を送信するものであり、前記複数のチャンネルのうちの一部が光ファイバセンサで用いられる付記10から18何れか1つに記載の光ファイバセンサシステム。
データ処理装置が、前記第1の偏波変動検出器から前記第1の偏波変動データを収集する第1のデータ処理装置と、前記第2の偏波変動検出器から前記第2の偏波変動データを収集する第2のデータ処理装置と、前記第1のデータ処理装置及び前記第2のデータ処理装置から、前記第1の偏波変動データ及び前記第2の偏波変動データを収集する第3のデータ処理装置とを含む付記1から19何れか1つに記載の光ファイバセンサシステム。
前記第1のデータ処理装置は、前記第1の偏波変動データにタイムスタンプを付与し、前記第2のデータ処理装置は前記第2の偏波変動データにタイムスタンプを付与する付記20に記載の光ファイバセンサシステム。
前記データ処理装置が、前記第1の偏波変動データと前記第2の偏波変動データとに基づいて、前記光ファイバにおける振動及び変移の少なくとも一方が生じた位置を特定する位置特定手段を含む付記1から21何れか1つに記載の光ファイバセンサシステム。
振動及び変移の少なくとも一方が生じると伝搬する光の偏波状態を変化させる光ファイバと、
前記光ファイバの一端側に配置され、前記光ファイバに第1の波長の光を入射させる第1の光送信器と、
前記光ファイバの他端側に配置され、前記光ファイバを第1の方向に伝搬された前記第1の波長の光を受光する第1の光受信器と、
前記第1の光受信器が受光した光の偏波の変動を検出する第1の偏波変動検出器と、
前記光ファイバの他端側に配置され、前記光ファイバに第2の波長の光を入射させる第2の光送信器と、
前記光ファイバの一端側に配置され、前記光ファイバを前記第1の方向とは反対方向の第2の方向に伝搬された前記第2の波長の光を受光する第2の光受信器と、
前記第2の光受信器が受光した光の偏波の変動を検出する第2の偏波変動検出器と、
前記光ファイバの一端側と前記第1の光送信器及び前記第2の光受信器との間に配置され、前記第1の光送信器から出射した前記第1の波長の光を前記光ファイバに入射させ、かつ前記光ファイバを前記第2の方向に伝搬された前記第2の波長の光を前記第2の光受信器で受光させる第1の波長多重分離器と、
前記光ファイバの他端側と前記第2の光送信器及び前記第1の光受信器との間に配置され、前記第2の光送信器から出射した前記第2の波長の光を前記光ファイバに入射させ、かつ前記光ファイバを前記第1の方向に伝搬された前記第1の波長の光を前記第1の光受信器で受光させる第1の波長多重分離器とを備える光ファイバセンサ。
21:光ファイバセンサ
11、12:光送信器
13、14:光受信器
15、16:偏波変動検出器
19:光ファイバ
21:光ファイバセンサ
22:データ処理装置
100:光ファイバセンサシステム
101:第1の光送受信器
102:第2の光送受信器
103:光ファイバ
104〜106:サーバ
111:光送信器
112:光受信器
113:偏波角度検出器
114:波長多重分離器
116、117:光検出器
121:光送信器
122:光受信器
123:偏波角度検出器
124:波長多重分離器
141:データ受信部
142:振動/変位検出部
143:位置特定部
151、161:データ収集部
152、162:タイムスタンプ付与部
153、163:データ送信部
200:光ファイバセンサ
201、202:光信号送受信器
203、204:偏波角度検出器
205:光ファイバ
211、221:光信号送信器
212、222:光信号受信器
251:偏光ビームスプリッタ
252:波長板
253、254:光ミキサ
256〜259:光電変換器
260〜263:AD変換器
264:デジタル信号処理部
265、266:加算器
271:波長分散補正部
272:偏波分離部
273、274:光周波数同期部
275、276:位相同期部
277:レジスタ
Claims (10)
- 振動及び変移の少なくとも一方が生じると伝搬する光の偏波状態を変化させる光ファイバと、
前記光ファイバの一端側に配置され、前記光ファイバに第1の波長の光を入射させる第1の光送信器と、
前記光ファイバの他端側に配置され、前記光ファイバを前記一端側から前記他端側に向かう第1の方向に伝搬された前記第1の波長の光を受光する第1の光受信器と、
前記第1の光受信器が受光した光の偏波の変動を検出する第1の偏波変動検出器と、
前記光ファイバの他端側に配置され、前記光ファイバに第2の波長の光を入射させる第2の光送信器と、
前記光ファイバの一端側に配置され、前記光ファイバを前記第1の方向とは反対方向の第2の方向に伝搬された前記第2の波長の光を受光する第2の光受信器と、
前記第2の光受信器が受光した光の偏波の変動を検出する第2の偏波変動検出器と、
前記光ファイバの一端側と前記第1の光送信器及び前記第2の光受信器との間に配置され、前記第1の光送信器から出射した前記第1の波長の光を前記光ファイバに入射させ、かつ前記光ファイバを前記第2の方向に伝搬された前記第2の波長の光を前記第2の光受信器で受光させる第1の分離器と、
前記光ファイバの他端側と前記第2の光送信器及び前記第1の光受信器との間に配置され、前記第2の光送信器から出射した前記第2の波長の光を前記光ファイバに入射させ、かつ前記光ファイバを前記第1の方向に伝搬された前記第1の波長の光を前記第1の光受信器で受光させる第2の分離器とを含む光ファイバセンサと、
前記第1の偏波変動検出器が検出した偏波の変動を示す第1の偏波変動データと、前記第2の偏波変動検出器が検出した偏波の変動を示す第2の偏波変動データとを収集するデータ処理装置とを備える光ファイバセンサシステム。 - 前記第1の分離器は、
前記光ファイバの一端側に接続される第1のポートと、前記第1の光送信器に接続される第2のポートと、前記第2の光受信器に接続される第3のポートをと有し、前記第1の波長の光を前記第2のポートから第1のポートへ通過させ、かつ前記第2の波長の光を前記第1のポートから前記第3のポートへ通過させる第1の波長多重分離器を含み、
前記第2の分離器は、
前記光ファイバの他端側に接続される第4のポートと、前記第2の光送信器に接続される第5のポートと、前記第1の光受信器に接続される第6のポートとを有し、前記第1の波長の光を前記第4のポートから第6のポートへ通過させ、かつ前記第2の波長の光を前記第5のポートから前記第4のポートへ通過させる第2の波長多重分離器を含む請求項1に記載の光ファイバセンサシステム。 - 前記第1の光受信器は、
前記光ファイバを前記第1の方向に伝搬された前記第1の波長の光の第1の偏波方向の光成分を検出する第1の偏波成分検出器と、
前記第1の偏波方向に直交する第2の偏波方向の光成分を検出する第2の偏波成分検出器とを含み、
前記第2の光受信器は、
前記光ファイバを前記第2の方向に伝搬された前記第2の波長の光の第3の偏波方向の光成分を検出する第3の偏波成分検出器と、前記第3の偏波方向に直交する第4の偏波方向の光成分を検出する第4の偏波成分検出器とを含む請求項1又は2に記載の光ファイバセンサシステム。 - 前記第1の偏波変動検出器は、第1の偏波成分検出器で検出された前記第1の偏波方向の光成分と、前記第2の偏波成分検出器で検出された前記第2の偏波方向の光成分とに基づいて、前記光ファイバを伝搬された第1の波長の光の偏波面の回転を検出する第1の偏波回転検出器を含み、
前記第2の偏波変動検出器は、前記第3の偏波成分検出器で検出された前記第3の偏波方向の光成分と、前記第4の偏波成分検出器で検出された前記第4の偏波方向の光成分とに基づいて、前記光ファイバを伝搬された第2の波長の光の偏波面の回転を検出する第2の偏波回転検出器を含む請求項3に記載の光ファイバセンサシステム。 - 前記光ファイバが、光信号の送受信を行う光信号伝送システムで用いられる光ファイバを兼ねる請求項1から4何れか1項に記載の光ファイバセンサシステム。
- 前記光ファイバの両端にそれぞれ前記光信号の送受信を行う複数の光信号送受信器を有しており、前記光ファイバの一端側に配置された複数の光信号送受信器の一部が前記第1の光送信器及び前記第2の光受信器として使用され、前記光ファイバの他端側に配置された複数の光信号送受信器の一部が前記第2の光送信器及び前記第1の光受信器として使用される請求項5に記載の光ファイバセンサシステム。
- 前記光信号伝送システムは波長分割多重方式を用いて複数のチャンネルで前記光信号を送信するものであり、前記複数のチャンネルのうちの一部が光ファイバセンサで用いられる請求項5又は6に記載の光ファイバセンサシステム。
- データ処理装置が、
前記第1の偏波変動検出器から前記第1の偏波変動データを収集する第1のデータ処理装置と、
前記第2の偏波変動検出器から前記第2の偏波変動データを収集する第2のデータ処理装置と、
前記第1のデータ処理装置及び前記第2のデータ処理装置から、前記第1の偏波変動データ及び前記第2の偏波変動データを収集する第3のデータ処理装置とを含む請求項1から7何れか1項に記載の光ファイバセンサシステム。 - 前記データ処理装置が、前記第1の偏波変動データと前記第2の偏波変動データとに基づいて、前記光ファイバにおける振動及び変移の少なくとも一方が生じた位置を特定する位置特定手段を含む請求項1から8何れか1項に記載の光ファイバセンサシステム。
- 振動及び変移の少なくとも一方が生じると伝搬する光の偏波状態を変化させる光ファイバと、
前記光ファイバの一端側に配置され、前記光ファイバに第1の波長の光を入射させる第1の光送信器と、
前記光ファイバの他端側に配置され、前記光ファイバを第1の方向に伝搬された前記第1の波長の光を受光する第1の光受信器と、
前記第1の光受信器が受光した光の偏波の変動を検出する第1の偏波変動検出器と、
前記光ファイバの他端側に配置され、前記光ファイバに第2の波長の光を入射させる第2の光送信器と、
前記光ファイバの一端側に配置され、前記光ファイバを前記第1の方向とは反対方向の第2の方向に伝搬された前記第2の波長の光を受光する第2の光受信器と、
前記第2の光受信器が受光した光の偏波の変動を検出する第2の偏波変動検出器と、
前記光ファイバの一端側と前記第1の光送信器及び前記第2の光受信器との間に配置され、前記第1の光送信器から出射した前記第1の波長の光を前記光ファイバに入射させ、かつ前記光ファイバを前記第2の方向に伝搬された前記第2の波長の光を前記第2の光受信器で受光させる第1の波長多重分離器と、
前記光ファイバの他端側と前記第2の光送信器及び前記第1の光受信器との間に配置され、前記第2の光送信器から出射した前記第2の波長の光を前記光ファイバに入射させ、かつ前記光ファイバを前記第1の方向に伝搬された前記第1の波長の光を前記第1の光受信器で受光させる第2の波長多重分離器とを備える光ファイバセンサ。
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