JP7085747B2 - Measurement system - Google Patents

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本発明は、測定システムに関する。 The present invention relates to a measurement system.

従来、２種類の波長のテラヘルツ波を試料に照射して得られる光を分光計測することにより、試料の特性を測定する計測装置が知られている（特許文献１などを参照。）。 Conventionally, a measuring device for measuring the characteristics of a sample by spectroscopically measuring the light obtained by irradiating the sample with terahertz waves having two kinds of wavelengths is known (see Patent Document 1 and the like).

特開２０１１－２４２１８０号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2011-242180

しかしながら、特許文献１に記載されるような従来の計測装置によると、２種類の波長を生じさせる光源が必要であるため、単一波長光源を用いる場合に比べて計測装置は大型化する。また、測定対象の試料の数が多い場合において、複数の場所にある測定対象を同時に測定しようとすると、複数台の計測装置を用意する必要があり、計測装置の設置場所に困るといった問題が生じる。すなわち、従来の計測装置によると、測定システム全体の小型化と、複数の場所の測定対象を同時に測定することとの両立が困難であるという問題があった。 However, according to the conventional measuring device as described in Patent Document 1, since a light source that generates two kinds of wavelengths is required, the measuring device becomes larger than the case where a single wavelength light source is used. In addition, when the number of samples to be measured is large and it is attempted to measure the measurement targets at a plurality of locations at the same time, it is necessary to prepare a plurality of measuring devices, which causes a problem that the installation location of the measuring devices is troublesome. .. That is, according to the conventional measuring device, there is a problem that it is difficult to achieve both miniaturization of the entire measuring system and simultaneous measurement of measurement targets at a plurality of places.

本発明は、上記問題を解決すべくなされたもので、その目的は、システム全体を小型化しつつ、複数の場所の測定対象を同時に測定することができる測定システムを提供することにある。 The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a measurement system capable of simultaneously measuring measurement targets at a plurality of locations while reducing the size of the entire system.

本発明の一実施形態は、周波数が互いに異なる第１光と第２光とを含む測定光を出射する光源と、それぞれが互いに異なる所定の光路長を有する複数の光ファイバー光路と、前記光源から出射された前記測定光を複数の前記光ファイバー光路に分配する分配部と、複数の前記光ファイバー光路ごとに備えられ、複数の前記光ファイバー光路のうちのいずれかの前記光ファイバー光路に接続される測定部であって、接続された前記光ファイバー光路によって供給される前記測定光が透過する非線形結晶を含み、前記測定光に含まれる前記第１光と前記第２光とが同軸に前記非線形結晶に入射し、位相整合されることによって生じる前記第１光と前記第２光との周波数差に応じたテラヘルツ波が、前記非線形結晶と測定対象との界面において生じさせるエバネッセント波と、前記測定対象と、の相互作用により前記測定光の振幅または位相の少なくとも一方が変化した光を測定結果として、接続された前記光ファイバー光路を介して出力する測定部と、複数の前記測定部から前記光ファイバー光路を介してそれぞれ出力された前記測定結果が入射する強度変調器を含み、前記強度変調器に入射した複数の前記測定結果を、前記光ファイバー光路の光路長に基づいて複数の前記測定部ごとに分離することにより、前記測定部ごとに出力される前記測定結果をそれぞれ検出する検出部と、を備え、測定装置が、前記光源と、前記分配部と、前記検出部とを備え、前記測定装置と、前記測定部とは分離して構成され、前記光ファイバー光路は、前記測定装置から前記測定部が設置されている場所までの経路に配置される測定システムである。 One embodiment of the present invention comprises a light source that emits measurement light including first light and second light having different frequencies , a plurality of optical fiber optical paths each having a predetermined optical path length different from each other, and emission from the light source. A distribution unit that distributes the measured light to the plurality of the optical fiber optical paths , and a measurement unit provided for each of the plurality of the optical fiber optical paths and connected to the optical fiber optical path of any one of the plurality of the optical fiber optical paths. A nonlinear crystal through which the measurement light supplied by the connected optical fiber optical path is transmitted, and the first light and the second light contained in the measurement light are coaxially incident on the nonlinear crystal and have a phase. The terahertz wave corresponding to the frequency difference between the first light and the second light generated by matching is the interaction between the evanescent wave generated at the interface between the nonlinear crystal and the measurement target and the measurement target. As a result of measurement, light whose amplitude or phase of at least one of the measurement lights is changed is output via the optical fiber optical path, and is output from a plurality of measurement units via the optical fiber optical path. The measurement is performed by separating the plurality of measurement results incident on the intensity modulator into each of the plurality of measurement units based on the optical path length of the optical fiber optical path. Each unit includes a detection unit for detecting the measurement result , the measuring device includes the light source, the distribution unit, and the detection unit, and the measuring device and the measuring unit are The optical fiber optical path, which is separately configured, is a measurement system arranged in a path from the measuring device to a place where the measuring unit is installed .

また、本発明の一実施形態は、上述の測定システムにおいて、前記検出部は、光ファイバー光路の光路長の差によって生じる、それぞれの前記測定部から光ファイバー光路を介して供給される前記測定光どうしの到達時間差に基づいて、複数の前記測定結果を複数の前記測定部ごとに分離する。 Further, in one embodiment of the present invention, in the above-mentioned measurement system, the detection unit is generated by the difference in the optical path length of the optical fiber optical path, and the measurement light supplied from each measurement unit via the optical fiber optical path is used. Based on the arrival time difference, the plurality of measurement results are separated into each of the plurality of measurement units .

また、本発明の一実施形態は、上述の測定システムにおいて、複数の前記測定部のうち、少なくとも一つが基準測定対象を測定する基準測定部であり、前記検出部が前記測定光から抽出する前記測定結果のうち、前記基準測定部による前記測定結果と、複数の前記測定部のうち前記基準測定部以外の測定部による前記測定結果との相対情報を判定する判定部をさらに備える。 Further, in one embodiment of the present invention, in the above-mentioned measurement system, at least one of the plurality of measurement units is a reference measurement unit that measures a reference measurement target, and the detection unit extracts from the measurement light. Among the measurement results, a determination unit for determining relative information between the measurement result by the reference measurement unit and the measurement result by the measurement unit other than the reference measurement unit among the plurality of measurement units is further provided.

この発明によれば、システム全体を小型化しつつ、複数の場所の測定対象を同時に測定することができる測定システムを提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a measurement system capable of simultaneously measuring measurement targets at a plurality of locations while reducing the size of the entire system.

本実施形態の測定システムの構成の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the structure of the measurement system of this embodiment. 本実施形態の各測定部についての光路長の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the optical path length for each measuring part of this embodiment. 本実施形態の検出部による測定結果の検出結果の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the detection result of the measurement result by the detection part of this embodiment.

［実施形態］
以下、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。
図１は、本実施形態の測定システム１の構成の一例を示す図である。測定システム１は、測定装置１０と測定部２０とを備える。測定装置１０と測定部２０とは、光ファイバー光路ＦＣによって接続される。 [Embodiment]
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram showing an example of the configuration of the measurement system 1 of the present embodiment. The measuring system 1 includes a measuring device 10 and a measuring unit 20. The measuring device 10 and the measuring unit 20 are connected by an optical fiber optical path FC.

測定装置１０は、光源１００と、分配部２００と、検出部３００と、判定部４００とを備える。
光源１００は、第１波長光源１１０と第２波長光源１２０とを備える。本実施形態の一例では、第１波長光源１１０及び第２波長光源１２０は、いずれも連続発振（ＣＷ）型の半導体レーザー光源を備えている。第１波長光源１１０及び第２波長光源１２０が発生させる光の周波数の差は、テラヘルツ波長に対応する。すなわち、光源１００は、互いの周波数の差がテラヘルツ波長に対応する２波長の光を測定光ＭＬとして発生させる。ここで、テラヘルツ波長とは、周波数１［ＴＨｚ］程度の波長をいう。本実施形態においてテラヘルツ波長の光という場合には、おおむね、周波数３００［ＧＨｚ］～３［ＴＨｚ］の波長帯の光が含まれる。すなわち、光源１００は、互いの周波数の差がテラヘルツに対応する２波長の光を含む測定光ＭＬを出射する。出射された測定光ＭＬは、偏光制御板などを含む照射光学系ＯＰＴを介して、分配部２００に入射する。
分配部２００は、光源１００が出射する測定光ＭＬを複数の光ファイバー光路ＦＣに分配する。 The measuring device 10 includes a light source 100, a distribution unit 200, a detection unit 300, and a determination unit 400.
The light source 100 includes a first wavelength light source 110 and a second wavelength light source 120. In one example of the present embodiment, the first wavelength light source 110 and the second wavelength light source 120 both include a continuous oscillation (CW) type semiconductor laser light source. The difference in frequency of light generated by the first wavelength light source 110 and the second wavelength light source 120 corresponds to the terahertz wavelength. That is, the light source 100 generates light having two wavelengths in which the difference in frequency corresponds to the terahertz wavelength as the measurement light ML. Here, the terahertz wavelength means a wavelength having a frequency of about 1 [THz]. In the present embodiment, the term light having a terahertz wavelength generally includes light in a wavelength band having a frequency of 300 [GHz] to 3 [THz]. That is, the light source 100 emits the measurement light ML including the light having two wavelengths whose frequency difference corresponds to terahertz. The emitted measurement light ML is incident on the distribution unit 200 via the irradiation optical system OPT including the polarization control plate and the like.
The distribution unit 200 distributes the measurement light ML emitted by the light source 100 to a plurality of optical fiber optical paths FC.

測定部２０は、ニオブ酸リチウムなどの非線形結晶ＮＰＣを含む。測定部２０は、光ファイバー光路ＦＣから供給される測定光ＭＬを、非線形結晶ＮＰＣに入射させる。測定部２０は、非線形結晶ＮＰＣにおいて生じるエバネッセント波ＥＷと測定対象ＭＴとの相互作用により測定光ＭＬに生じる変化を測定結果ＲＳとして出力する。 The measuring unit 20 includes a non-linear crystal NPC such as lithium niobate. The measurement unit 20 causes the measurement light ML supplied from the optical fiber optical path FC to be incident on the nonlinear crystal NPC. The measurement unit 20 outputs the change generated in the measurement optical ML due to the interaction between the evanescent wave EW generated in the non-linear crystal NPC and the measurement target MT as the measurement result RS.

より具体的には、測定部２０は、非線形結晶ＮＰＣに測定光ＭＬを入射させる。この測定光ＭＬには、上述したように２波長（２色）の光が含まれる。２波長の測定光ＭＬが同軸に非線形結晶ＮＰＣに入射すると、チェレンコフ位相整合により、測定光ＭＬの進行方向に対して所定の角度θ方向に進行するテラヘルツ波が発生する。このテラヘルツ波の周波数は、第１波長光源１１０が発生させる第１光の周波数と、第２波長光源１２０が発生させる第２光の周波数との差に応じて定められる。したがって、第１波長光源１１０が発生させる第１光の周波数を可変に、又は第２波長光源１２０が発生させる第２光の周波数を可変にすることにより、非線形結晶ＮＰＣにおいて発生するテラヘルツ波の周波数を可変にすることができる。
非線形結晶ＮＰＣにおいて発生したテラヘルツ波は、非線形結晶ＮＰＣと非線形結晶ＮＰＣの周囲に存在する測定対象ＭＴ（例えば、気体）との界面において全反射され、非線形結晶ＮＰＣの内部に進行する。このテラヘルツ波が界面において全反射される際に、非線形結晶ＮＰＣの表面にエバネッセント波ＥＷが発生する。発生したエバネッセント波ＥＷには、測定対象ＭＴの吸収係数や屈折率などにより、振幅の変化（例えば、振幅の減衰）や位相の変化（例えば、位相の遅れ）などの変化が生じる。すなわち、非線形結晶ＮＰＣにおいて生じるエバネッセント波ＥＷと測定対象ＭＴとの相互作用により測定光ＭＬに振幅や位相の変化が生じる。 More specifically, the measuring unit 20 causes the measured light ML to be incident on the nonlinear crystal NPC. As described above, the measurement light ML includes light having two wavelengths (two colors). When the two-wavelength measurement light ML is coaxially incident on the nonlinear crystal NPC, a terahertz wave traveling in a predetermined angle θ direction with respect to the traveling direction of the measurement light ML is generated by Cherenkov phase matching. The frequency of this terahertz wave is determined according to the difference between the frequency of the first light generated by the first wavelength light source 110 and the frequency of the second light generated by the second wavelength light source 120. Therefore, by making the frequency of the first light generated by the first wavelength light source 110 variable or the frequency of the second light generated by the second wavelength light source 120 variable, the frequency of the terahertz wave generated in the nonlinear crystal NPC. Can be variable.
The terahertz wave generated in the non-linear crystal NPC is totally reflected at the interface between the non-linear crystal NPC and the measurement target MT (for example, gas) existing around the non-linear crystal NPC, and travels inside the non-linear crystal NPC. When this terahertz wave is totally reflected at the interface, an evanescent wave EW is generated on the surface of the non-linear crystal NPC. In the generated evanescent wave EW, changes such as changes in amplitude (for example, attenuation of amplitude) and changes in phase (for example, phase delay) occur depending on the absorption coefficient and refractive index of the MT to be measured. That is, the amplitude and phase of the measured optical ML change due to the interaction between the evanescent wave EW generated in the non-linear crystal NPC and the measurement target MT.

測定部２０は、この振幅や位相に変化が生じた測定光ＭＬを測定結果ＲＳとして、光ファイバー光路ＦＣを介して測定装置１０に送り返す。この測定光ＭＬに生じた振幅や位相に変化は、測定光ＭＬと測定対象ＭＴとの間の相互作用を示している。つまり、測定装置１０は、測定部２０から送り返された測定光ＭＬに含まれる測定結果ＲＳを解析することにより、測定対象ＭＴの吸収係数や屈折率などの情報を得ることができる。 The measuring unit 20 sends the measured optical ML in which the amplitude and the phase change occur as the measurement result RS to the measuring device 10 via the optical fiber optical path FC. The change in amplitude and phase generated in the measurement light ML indicates the interaction between the measurement light ML and the measurement target MT. That is, the measuring device 10 can obtain information such as the absorption coefficient and the refractive index of the MT to be measured by analyzing the measurement result RS included in the measurement light ML sent back from the measurement unit 20.

検出部３００は、強度変調器３１０と、分波器３２０と、光検出器３３０と、ロックインアンプ３４０と、変調電源３５０とを備えている。強度変調器３１０と、ロックインアンプ３４０と、変調電源３５０とによって、測定部２０が出力する測定光ＭＬをロックイン検出する。この構成により、検出部３００は、測定光ＭＬのＳＮ比を向上させる。
分波器３２０は、測定光ＭＬに含まれる２波長の光を互いに分離する。光検出器３３０は、分波器３２０が分離した２波長の光の強度差を差分検出する。
検出部３００は、分波器３２０によって差分検出された検出結果を、判定部４００に出力する。 The detection unit 300 includes an intensity modulator 310, a demultiplexer 320, a photodetector 330, a lock-in amplifier 340, and a modulation power supply 350. The intensity modulator 310, the lock-in amplifier 340, and the modulation power supply 350 lock-in detect the measurement light ML output by the measurement unit 20. With this configuration, the detection unit 300 improves the SN ratio of the measurement light ML.
The demultiplexer 320 separates the two wavelengths of light contained in the measurement light ML from each other. The photodetector 330 differentially detects the difference in intensity of the two wavelengths of light separated by the demultiplexer 320.
The detection unit 300 outputs the detection result of the difference detection by the demultiplexer 320 to the determination unit 400.

判定部４００は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などを備えるコンピュータ装置であり、検出部３００が出力する検出結果を判定する。 The determination unit 400 is, for example, a computer device including a CPU (Central Processing Unit) or the like, and determines a detection result output by the detection unit 300.

［測定部２０の配置］
次に、測定部２０の配置について説明する。本実施形態においては、１台の測定装置１０に対して、複数の測定部２０が接続される。この一例では、４台の測定部２０（測定部２０－１～測定部２０－４）が測定装置１０に接続される場合について説明する。 [Arrangement of measuring unit 20]
Next, the arrangement of the measuring unit 20 will be described. In the present embodiment, a plurality of measuring units 20 are connected to one measuring device 10. In this example, a case where four measuring units 20 (measurement units 20-1 to 20-4) are connected to the measuring device 10 will be described.

測定装置１０の分配部２００は、測定部２０－１～測定部２０－４に対して、それぞれ測定光ＭＬを供給する。測定装置１０と測定部２０－１とは、光路長Ｌ１の光ファイバー光路ＦＣ（光ファイバー光路ＦＣ１）によって接続される。測定装置１０と、測定部２０－２とは、光路長Ｌ２の光ファイバー光路ＦＣ（光ファイバー光路ＦＣ２）によって接続される。測定部２０－３及び測定部２０－４もこれと同様に、光路長Ｌ３の光ファイバー光路ＦＣ（光ファイバー光路ＦＣ３）及び光路長Ｌ４の光ファイバー光路ＦＣ（光ファイバー光路ＦＣ４）によってそれぞれ測定装置１０と接続される。 The distribution unit 200 of the measuring device 10 supplies the measurement light ML to the measurement unit 20-1 to the measurement unit 20-4, respectively. The measuring device 10 and the measuring unit 20-1 are connected by an optical fiber optical path FC (optical fiber optical path FC1) having an optical path length L1. The measuring device 10 and the measuring unit 20-2 are connected by an optical fiber optical path FC (optical fiber optical path FC2) having an optical path length L2. Similarly, the measuring unit 20-3 and the measuring unit 20-4 are connected to the measuring device 10 by an optical fiber optical path FC (optical fiber optical path FC3) having an optical path length L3 and an optical fiber optical path FC (optical fiber optical path FC4) having an optical path length L4. To.

測定部２０－１は、非線形結晶ＮＰＣの周囲の測定対象ＭＴ（測定対象ＭＴ１）についての測定結果ＲＳ１を出力する。
同様に、測定部２０－２～測定部２０－４は、測定対象ＭＴ２～測定対象ＭＴ４についての測定結果ＲＳ２～測定結果ＲＳ４をそれぞれ出力する。 The measurement unit 20-1 outputs the measurement result RS1 for the measurement target MT (measurement target MT1) around the nonlinear crystal NPC.
Similarly, the measurement unit 20-2 to the measurement unit 20-4 output the measurement result RS2 to the measurement result RS4 for the measurement target MT2 to the measurement target MT4, respectively.

この一例の構成の場合、検出部３００は、測定結果ＲＳ１～測定結果ＲＳ４をそれぞれ検出する。すなわち、検出部３００は、測定部２０に接続される光ファイバー光路ＦＣを介して複数の測定部２０からそれぞれ供給される測定光ＭＬをそれぞれ検出することにより、複数の測定部２０がそれぞれ出力した測定結果ＲＳをそれぞれ抽出する。 In the case of the configuration of this example, the detection unit 300 detects the measurement result RS1 to the measurement result RS4, respectively. That is, the detection unit 300 detects the measurement light ML supplied from each of the plurality of measurement units 20 via the optical fiber optical path FC connected to the measurement unit 20, and the measurement output by the plurality of measurement units 20 is measured. Each result RS is extracted.

次に、図２を参照して、光ファイバー光路ＦＣの光路長Ｌについて説明する。
図２は、本実施形態の各測定部２０についての光路長Ｌの一例を示す図である。上述したように、測定装置１０と測定部２０－１との間の光路長Ｌは、光路長Ｌ１である。測定装置１０と測定部２０－２との間の光路長Ｌは、光路長Ｌ２である。これと同様に、測定部２０－３及び測定部２０－４と、測定装置１０との間の光路長Ｌは、それぞれ光路長Ｌ３及び光路長Ｌ４である。 Next, the optical path length L of the optical fiber optical path FC will be described with reference to FIG.
FIG. 2 is a diagram showing an example of the optical path length L for each measurement unit 20 of the present embodiment. As described above, the optical path length L between the measuring device 10 and the measuring unit 20-1 is the optical path length L1. The optical path length L between the measuring device 10 and the measuring unit 20-2 is the optical path length L2. Similarly, the optical path length L between the measuring unit 20-3 and the measuring unit 20-4 and the measuring device 10 is an optical path length L3 and an optical path length L4, respectively.

ここで、測定部２０と検出部３００との間の光ファイバー光路ＦＣの光路長Ｌは、測定部２０毎に互いに異なる。同図の一例では、光路長Ｌ１＜光路長Ｌ２＜光路長Ｌ３＜光路長Ｌ４の関係を有する。
なお、光路長Ｌの互いの大小関係はこれに限られず、例えば、光路長Ｌ４＜光路長Ｌ２＜光路長Ｌ３＜光路長Ｌ１などであってもよい。
次に、図３を参照して、検出部３００によって検出される測定結果ＲＳについて、測定部２０毎に分離する仕組みについて説明する。 Here, the optical path length L of the optical fiber optical path FC between the measuring unit 20 and the detection unit 300 is different for each measuring unit 20. In one example of the figure, there is a relationship of optical path length L1 <optical path length L2 <optical path length L3 <optical path length L4.
The magnitude relationship between the optical path lengths L is not limited to this, and may be, for example, optical path length L4 <optical path length L2 <optical path length L3 <optical path length L1.
Next, with reference to FIG. 3, the mechanism for separating the measurement result RS detected by the detection unit 300 for each measurement unit 20 will be described.

図３は、本実施形態の検出部３００による測定結果ＲＳの検出結果の一例を示す図である。この一例において、測定光ＭＬは、光源１００から時刻ｔ０において出射される。出射された測定光ＭＬは、測定部２０の線形結晶ＮＰＣにおいて測定対象ＭＴと相互干渉した後に、検出部３００に到達する。測定光ＭＬが光源１００から同時に出射された場合、出射された時刻ｔ０から所定の到達遅延時間ＤＬ後に検出部３００に到達する。この到達遅延時間ＤＬは、光ファイバー光路ＦＣの光路長Ｌに応じて定まる。上述したように、測定装置１０と測定部２０との間の光路長Ｌは、複数の測定部２０毎に互いに異なる。したがって、複数の測定部２０毎に、互いに異なる到達遅延時間ＤＬによって測定光ＭＬが検出部３００に到達する。 FIG. 3 is a diagram showing an example of the detection result of the measurement result RS by the detection unit 300 of the present embodiment. In this example, the measurement light ML is emitted from the light source 100 at time t0. The emitted measurement light ML reaches the detection unit 300 after interfering with the measurement target MT in the linear crystal NPC of the measurement unit 20. When the measurement light ML is simultaneously emitted from the light source 100, it reaches the detection unit 300 after a predetermined arrival delay time DL from the emitted time t0. This arrival delay time DL is determined according to the optical path length L of the optical fiber optical path FC. As described above, the optical path length L between the measuring device 10 and the measuring unit 20 is different for each of the plurality of measuring units 20. Therefore, the measurement optical ML reaches the detection unit 300 with different arrival delay times DLs for each of the plurality of measurement units 20.

同図に示す一例では、測定部２０－１については、出射時刻ｔ０から到達遅延時間ＤＬ１後の時刻ｔ１に検出部３００に到達する。測定部２０－２については、出射時刻ｔ０から到達遅延時間ＤＬ２後の時刻ｔ２に検出部３００に到達する。測定部２０－３については、出射時刻ｔ０から到達遅延時間ＤＬ３後の時刻ｔ３に検出部３００に到達する。測定部２０－４については、出射時刻ｔ０から到達遅延時間ＤＬ４後の時刻ｔ４に検出部３００に到達する。 In the example shown in the figure, the measurement unit 20-1 reaches the detection unit 300 from the emission time t0 to the time t1 after the arrival delay time DL1. The measuring unit 20-2 reaches the detection unit 300 at the time t2 after the arrival delay time DL2 from the emission time t0. The measuring unit 20-3 reaches the detection unit 300 at the time t3 after the arrival delay time DL3 from the emission time t0. The measuring unit 20-4 reaches the detection unit 300 from the emission time t0 to the time t4 after the arrival delay time DL4.

この場合において、検出部３００は、測定結果ＲＳ１の到達タイミングである時刻ｔ１と、測定結果ＲＳ２の到達タイミングである時刻ｔ２との到達時間差Δｔに基づいて、測定部２０－１による測定結果ＲＳ１と、測定部２０－２による測定結果ＲＳ２とを分離する。同様にして、検出部３００は、測定部２０－３による測定結果ＲＳ３と、測定部２０－４による測定結果ＲＳ４とを、他の測定部２０による測定結果ＲＳから分離する。
すなわち、検出部３００は、光ファイバー光路ＦＣの光路長Ｌの差によって生じる、それぞれの測定部２０から光ファイバー光路ＦＣを介して供給される測定光ＭＬどうしの到達時間差Δｔに基づいて、測定光ＭＬに含まれる複数の測定結果ＲＳを、測定部２０毎に分離する。 In this case, the detection unit 300 sets the measurement result RS1 by the measurement unit 20-1 based on the arrival time difference Δt between the time t1 which is the arrival timing of the measurement result RS1 and the arrival time t2 which is the arrival timing of the measurement result RS2. , The measurement result RS2 by the measuring unit 20-2 is separated. Similarly, the detection unit 300 separates the measurement result RS3 by the measurement unit 20-3 and the measurement result RS4 by the measurement unit 20-4 from the measurement result RS by the other measurement unit 20.
That is, the detection unit 300 tells the measurement light ML based on the arrival time difference Δt between the measurement light MLs supplied from the respective measurement units 20 via the optical fiber optical path FC, which is caused by the difference in the optical path length L of the optical fiber optical path FC. A plurality of measurement result RSs included are separated for each measurement unit 20.

ここで、複数の測定部２０のうち、少なくとも一つが基準測定対象ＳＭＴを測定する基準測定部であってもよい。ここでは、測定部２０－１が基準測定部である場合について説明する。
この一例では、測定システム１は、研究施設や工場などの建物の各部屋のガス濃度（例えば、水素濃度）を測定対象ＭＴとして測定するシステムとして構成される。測定部２０は、建物の各部屋に１台（又はそれ以上）ずつ配置される。ここで、測定部２０－１は、基準測定部として基準測定対象ＳＭＴ（例えば、大気などの基準雰囲気ＳＡ）中に配置される。この場合、基準測定部である測定部２０－１が出力する測定結果ＲＳ１は、測定光ＭＬと基準雰囲気ＳＡとの相互作用の結果を示す。つまり、測定結果ＲＳ１は、測定対象ＭＴのガス濃度が０（ゼロ）（又は０に極めて近い値）である場合の結果を示す。
なお、測定部２０による測定対象ＭＴは、基準測定対象ＳＭＴと判別可能であれば水素に限られず、例えば、硫化水素や、メタンなどの炭化水素などであってもよい。 Here, at least one of the plurality of measuring units 20 may be a reference measuring unit that measures the reference measurement target SMT. Here, a case where the measuring unit 20-1 is a reference measuring unit will be described.
In this example, the measurement system 1 is configured as a system for measuring the gas concentration (for example, hydrogen concentration) of each room of a building such as a research facility or a factory as a measurement target MT. One (or more) measuring unit 20 is arranged in each room of the building. Here, the measurement unit 20-1 is arranged in the reference measurement target SMT (for example, the reference atmosphere SA such as the atmosphere) as the reference measurement unit. In this case, the measurement result RS1 output by the measurement unit 20-1 which is the reference measurement unit indicates the result of the interaction between the measurement light ML and the reference atmosphere SA. That is, the measurement result RS1 shows the result when the gas concentration of the measurement target MT is 0 (zero) (or a value extremely close to 0).
The MT to be measured by the measuring unit 20 is not limited to hydrogen as long as it can be discriminated from the SMT to be measured as a reference, and may be, for example, hydrogen sulfide, a hydrocarbon such as methane, or the like.

判定部４００は、検出部３００が測定光ＭＬから抽出する測定結果ＲＳのうち、基準測定部２０－１による測定結果ＲＳと、複数の測定部２０のうち基準測定部２０－１以外の測定部２０による測定結果ＲＳとの相対情報を判定する。
一例として、判定部４００は、測定結果ＲＳ１が示す「ガス濃度０（ゼロ）」を基準にして、測定結果ＲＳ２～測定結果ＲＳ４を判定する。判定部４００は、測定結果ＲＳ１と、測定結果ＲＳ２との差分が小さい場合には、測定部２０－２が設置されている場所の測定対象ＭＴ２のガス濃度が０（ゼロ）に近いと判定する。また、判定部４００は、測定結果ＲＳ１と、測定結果ＲＳ２との差分が大きくなった場合には、測定部２０－２が設置されている場所の測定対象ＭＴ２のガス濃度が変化した（例えば、ガス濃度が上昇した）と判定する。 The determination unit 400 includes the measurement result RS by the reference measurement unit 20-1 among the measurement result RS extracted from the measurement light ML by the detection unit 300, and the measurement unit other than the reference measurement unit 20-1 among the plurality of measurement units 20. The measurement result according to 20 is determined to be relative to the RS.
As an example, the determination unit 400 determines the measurement result RS2 to the measurement result RS4 with reference to the "gas concentration 0 (zero)" indicated by the measurement result RS1. When the difference between the measurement result RS1 and the measurement result RS2 is small, the determination unit 400 determines that the gas concentration of the measurement target MT2 at the place where the measurement unit 20-2 is installed is close to 0 (zero). .. Further, when the difference between the measurement result RS1 and the measurement result RS2 becomes large, the determination unit 400 changes the gas concentration of the measurement target MT2 at the place where the measurement unit 20-2 is installed (for example,). The gas concentration has increased).

［実施形態のまとめ］
以上説明したように、本実施形態の測定システム１は、測定装置１０と測定部２０とが分離して構成されている。また、本実施形態の測定システム１は、１台の測定装置１０に対して、複数の測定部２０を備えている。
ここで、測定部２０は、測定装置１０に比べて小型かつ安価に構成できる。一方、測定装置１０は、レーザー光源や光検出装置など、比較的仕組みが複雑で高価かつ設置面積が大きな装置で構成される。仮に、複数の場所の測定対象ＭＴを同時に測定する場合において、複数台の測定装置を用いるとすると、システム全体の設置面積や価格が上昇してしまう。
本実施形態の測定システム１によれば、比較的仕組みが複雑で高価かつ設置面積が大きな測定装置１０を複数用意しなくても、複数の場所の測定対象ＭＴを同時に測定することができる。つまり、本実施形態の測定システム１によれば、システム全体を小型化かつ低廉に構成することができる。 [Summary of embodiments]
As described above, the measuring system 1 of the present embodiment is configured by separating the measuring device 10 and the measuring unit 20. Further, the measuring system 1 of the present embodiment includes a plurality of measuring units 20 for one measuring device 10.
Here, the measuring unit 20 can be configured to be smaller and cheaper than the measuring device 10. On the other hand, the measuring device 10 is composed of a device such as a laser light source and a photodetector, which has a relatively complicated mechanism, is expensive, and has a large installation area. If a plurality of measuring devices are used in the case of simultaneously measuring the measurement target MTs at a plurality of places, the installation area and price of the entire system will increase.
According to the measurement system 1 of the present embodiment, it is possible to simultaneously measure measurement target MTs at a plurality of locations without preparing a plurality of measurement devices 10 having a relatively complicated mechanism, an expensive price, and a large installation area. That is, according to the measurement system 1 of the present embodiment, the entire system can be miniaturized and inexpensively configured.

また、本実施形態の測定システム１によれば、測定装置１０と測定部２０とを光ファイバー光路ＦＣによって接続している。この光ファイバー光路ＦＣは、比較的径を細く構成することができ、かつ屈曲性が比較的大きいことから、測定装置１０から測定部２０の設置されている場所までの経路が比較的複雑であったとしても容易に引き通すことができる。つまり、本実施形態の測定システム１によれば、測定部２０の配置の自由度を高めることができる。
また、本実施形態の測定システム１において、測定部２０が可搬型に構成されてもよい。測定部２０や光ファイバー光路ＦＣは、測定装置１０に比べ軽量に構成することができる。このため、本実施形態の測定システム１は、測定装置１０を可搬型に構成する場合に比べ、可搬部（この一例では、測定部２０と光ファイバー光路ＦＣ）を軽量化することができる。 Further, according to the measurement system 1 of the present embodiment, the measuring device 10 and the measuring unit 20 are connected by an optical fiber optical path FC. Since this optical fiber optical path FC can be configured to have a relatively small diameter and has a relatively large flexibility, the route from the measuring device 10 to the place where the measuring unit 20 is installed is relatively complicated. However, it can be easily pulled through. That is, according to the measurement system 1 of the present embodiment, the degree of freedom in the arrangement of the measurement unit 20 can be increased.
Further, in the measurement system 1 of the present embodiment, the measurement unit 20 may be configured to be portable. The measuring unit 20 and the optical fiber optical path FC can be configured to be lighter than the measuring device 10. Therefore, in the measuring system 1 of the present embodiment, the weight of the portable unit (in this example, the measuring unit 20 and the optical fiber optical path FC) can be reduced as compared with the case where the measuring device 10 is configured in a portable type.

また、本実施形態の測定システム１において、測定部２０と検出部３００との間の光ファイバー光路ＦＣの光路長Ｌは、測定部２０毎に互いに異なるように構成される。このように構成された測定システム１によれば、測定部２０毎の測定結果ＲＳを容易に分離することができる。 Further, in the measurement system 1 of the present embodiment, the optical path length L of the optical fiber optical path FC between the measurement unit 20 and the detection unit 300 is configured to be different for each measurement unit 20. According to the measurement system 1 configured in this way, the measurement result RS for each measurement unit 20 can be easily separated.

また、本実施形態の測定システム１において、検出部３００は、光ファイバー光路ＦＣの光路長Ｌの差によって生じる、それぞれの測定部２０から光ファイバー光路ＦＣを介して供給される測定光ＭＬどうしの到達時間差Δｔに基づいて、測定光ＭＬに含まれる複数の測定結果ＲＳを、測定部２０毎に分離する。このように構成された測定システム１によれば、測定部２０毎の測定結果ＲＳを容易に分離することができる。 Further, in the measurement system 1 of the present embodiment, the detection unit 300 has a difference in arrival time between the measurement light MLs supplied from the respective measurement units 20 via the optical fiber optical path FC, which is caused by the difference in the optical path length L of the optical fiber optical path FC. Based on Δt, a plurality of measurement result RSs included in the measurement optical fiber ML are separated for each measurement unit 20. According to the measurement system 1 configured in this way, the measurement result RS for each measurement unit 20 can be easily separated.

また、本実施形態の測定システム１において、判定部４００は、検出部３００が測定光ＭＬから抽出する測定結果ＲＳのうち、基準測定部２０－１による測定結果ＲＳと、複数の測定部２０のうち基準測定部２０－１以外の測定部２０による測定結果ＲＳとの相対情報を判定する。このように構成された測定システム１によれば、測定対象ＭＴについての判定基準データをあらかじめ用意しなくても、測定対象ＭＴの状態（例えば、ガス濃度）を容易に判定することができる。 Further, in the measurement system 1 of the present embodiment, the determination unit 400 includes the measurement result RS by the reference measurement unit 20-1 and the plurality of measurement units 20 among the measurement result RSs extracted from the measurement light ML by the detection unit 300. Among them, the relative information with the measurement result RS by the measurement unit 20 other than the reference measurement unit 20-1 is determined. According to the measurement system 1 configured in this way, the state (for example, gas concentration) of the measurement target MT can be easily determined without preparing the determination reference data for the measurement target MT in advance.

以上、本発明の実施形態を図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更を加えることができる。上述した実施形態に記載の構成を組み合わせてもよい。 Although the embodiments of the present invention have been described in detail with reference to the drawings, the specific configuration is not limited to this embodiment and can be appropriately modified without departing from the spirit of the present invention. .. The configurations described in the above-described embodiments may be combined.

なお、上記の実施形態における演算装置１０及び演算管理装置２０が備える各部は、専用のハードウェアにより実現されるものであってもよく、また、メモリおよびマイクロプロセッサにより実現させるものであってもよい。 Each part of the arithmetic unit 10 and the arithmetic management unit 20 in the above embodiment may be realized by dedicated hardware, or may be realized by a memory and a microprocessor. ..

なお、演算装置１０及び演算管理装置２０が備える各部は、メモリおよびＣＰＵ（中央演算装置）により構成され、演算装置１０及び演算管理装置２０が備える各部の機能を実現するためのプログラムをメモリにロードして実行することによりその機能を実現させるものであってもよい。 Each part of the arithmetic unit 10 and the arithmetic management unit 20 is composed of a memory and a CPU (central processing unit), and a program for realizing the functions of the respective parts included in the arithmetic unit 10 and the arithmetic management unit 20 is loaded into the memory. The function may be realized by executing the function.

また、演算装置１０及び演算管理装置２０が備える各部の機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより、制御部が備える各部による処理を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。 Further, a program for realizing the functions of the respective parts included in the arithmetic unit 10 and the arithmetic management unit 20 is recorded on a computer-readable recording medium, and the program recorded on the recording medium is read and executed by the computer system. As a result, processing by each unit provided in the control unit may be performed. The term "computer system" as used herein includes hardware such as an OS and peripheral devices.

また、「コンピュータシステム」は、ＷＷＷシステムを利用している場合であれば、ホームページ提供環境（あるいは表示環境）も含むものとする。
また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ－ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよく、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよい。 Further, the "computer system" includes the homepage providing environment (or display environment) if the WWW system is used.
Further, the "computer-readable recording medium" refers to a portable medium such as a flexible disk, a magneto-optical disk, a ROM, or a CD-ROM, and a storage device such as a hard disk built in a computer system. Further, a "computer-readable recording medium" is a communication line for transmitting a program via a network such as the Internet or a communication line such as a telephone line, and dynamically holds the program for a short period of time. In that case, it also includes those that hold the program for a certain period of time, such as the volatile memory inside the computer system that is the server or client. Further, the above-mentioned program may be for realizing a part of the above-mentioned functions, and may be further realized for realizing the above-mentioned functions in combination with a program already recorded in the computer system.

１…測定システム、１０…測定装置、２０…測定部、１００…光源、２００…分配部、
３００…検出部、４００…判定部、ＦＣ…光ファイバー光路 1 ... measurement system, 10 ... measurement device, 20 ... measurement unit, 100 ... light source, 200 ... distribution unit,
300 ... Detection unit, 400 ... Judgment unit, FC ... Optical fiber optical path

Claims (3)

周波数が互いに異なる第１光と第２光とを含む測定光を出射する光源と、
それぞれが互いに異なる所定の光路長を有する複数の光ファイバー光路と、
前記光源から出射された前記測定光を複数の前記光ファイバー光路に分配する分配部と、
複数の前記光ファイバー光路ごとに備えられ、複数の前記光ファイバー光路のうちのいずれかの前記光ファイバー光路に接続される測定部であって、接続された前記光ファイバー光路によって供給される前記測定光が透過する非線形結晶を含み、前記測定光に含まれる前記第１光と前記第２光とが同軸に前記非線形結晶に入射し、位相整合されることによって生じる前記第１光と前記第２光との周波数差に応じたテラヘルツ波が、前記非線形結晶と測定対象との界面において生じさせるエバネッセント波と、前記測定対象と、の相互作用により前記測定光の振幅または位相の少なくとも一方が変化した光を測定結果として、接続された前記光ファイバー光路を介して出力する測定部と、
複数の前記測定部から前記光ファイバー光路を介してそれぞれ出力された前記測定結果が入射する強度変調器を含み、前記強度変調器に入射した複数の前記測定結果を、前記光ファイバー光路の光路長に基づいて複数の前記測定部ごとに分離することにより、前記測定部ごとに出力される前記測定結果をそれぞれ検出する検出部と、
を備え、
測定装置が、前記光源と、前記分配部と、前記検出部とを備え、
前記測定装置と、前記測定部とは分離して構成され、
前記光ファイバー光路は、前記測定装置から前記測定部が設置されている場所までの経路に配置される
測定システム。 A light source that emits measurement light including first light and second light having different frequencies.
A plurality of optical fiber optical paths, each of which has a predetermined optical path length different from each other,
A distribution unit that distributes the measurement light emitted from the light source to the plurality of optical fiber optical paths, and a distribution unit.
A measurement unit provided for each of the plurality of the optical fiber optical paths and connected to the optical fiber optical path of any one of the plurality of the optical fiber optical paths, and the measurement light supplied by the connected optical fiber optical paths is transmitted. The frequency of the first light and the second light generated by phase matching of the first light and the second light included in the measurement light, including the non-linear crystal, coaxially incident on the non-linear crystal. The measurement result is that the terahertz wave corresponding to the difference changes at least one of the amplitude and the phase of the measured light due to the interaction between the evanescent wave generated at the interface between the nonlinear crystal and the measurement target and the measurement target . As a measure unit that outputs light via the connected optical fiber optical path ,
The intensity modulator to which the measurement result output from each of the plurality of measurement units via the optical fiber optical path is incident is included, and the plurality of measurement results incident on the intensity modulator are based on the optical path length of the optical fiber optical path. A detection unit that detects the measurement result output for each measurement unit by separating the measurement unit into each of the plurality of measurement units.
Equipped with
The measuring device includes the light source, the distribution unit, and the detection unit.
The measuring device and the measuring unit are configured separately.
The optical fiber optical path is arranged in a path from the measuring device to a place where the measuring unit is installed.
Measurement system. 前記検出部は、
光ファイバー光路の光路長の差によって生じる、それぞれの前記測定部から光ファイバー光路を介して供給される前記測定光どうしの到達時間差に基づいて、複数の前記測定結果を複数の前記測定部ごとに分離する
請求項１に記載の測定システム。 The detector is
A plurality of the measurement results are separated into each of the plurality of measurement units based on the arrival time difference between the measurement lights supplied from the respective measurement units via the optical fiber optical path, which is caused by the difference in the optical path length of the optical fiber optical path.
The measurement system according to claim 1 . 複数の前記測定部のうち、少なくとも一つが基準測定対象を測定する基準測定部であり、
前記検出部が前記測定光から抽出する前記測定結果のうち、前記基準測定部による前記測定結果と、複数の前記測定部のうち前記基準測定部以外の測定部による前記測定結果との相対情報を判定する判定部
をさらに備える請求項１または請求項２に記載の測定システム。 At least one of the plurality of measurement units is a reference measurement unit that measures a reference measurement target.
Of the measurement results extracted by the detection unit from the measurement light, the relative information between the measurement result by the reference measurement unit and the measurement result by the measurement unit other than the reference measurement unit among the plurality of measurement units is obtained. The measurement system according to claim 1 or 2 , further comprising a determination unit for determination.
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