JPH04116830U - フアブリーペロ干渉計のピークのスペクトル移行を増幅するためのスペクトル移行増幅装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】ブラッグ反射器を備えた領域をもつ単一モード
光ファイバセンサによりファイバに加えられた外力を鋭
敏に検出する装置を提供する。 【構成】単一モードファイバ２４のクラッドを一部領域
にわたりエッチングで薄くやせさせ、この領域にブラッ
グ反射器２５をＡ，Ｂ，Ｃ，・・・と複数個形成し、コ
アより屈折率が小さく、かつ柔らかな媒質でクラッド兼
保護層を形成する。波長可変レーザ２６からの周期的に
波長の変化する光をビームスプリッタ１２７で分割し、
一つは基準ファブリペロー干渉計２８を通して光検出器
２９に導く。もう一つはレンズ２７で集光してファイバ
２４に入射させ、ブラッグ反射器２５のサンサ領域で外
力に対し鋭敏に透過波長が変化させられて、さらに分析
用ファブリペロー干渉計３０によりピーク波長を鋭敏に
検出されて光検出器３１に入る。光検出器２９，３１の
出力パルスの時間差からブラッグ反射器２５領域への外
力を敏感に検出する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】 本考案はファブリーペロ干渉計のピークのスペクトル移行を増幅するためのス ペクトル移行増幅装置に関するものである。 例えば、光学ファイバの中を通る光の位相変調か周波数変調のいずれかにおけ る先行技術は光学ファイバ中を伝播する光に課せられるべき信号をファイバを力 学的または音響学的に励起するのに使用するという点で音響−光学効果を利用し た。この力学的または音響学的励起はファイバのコアの光学的指数に変化を生じ させる。その結果ファイバ中を伝わる光における光学距離が変化する。この光は それゆえ信号により位相と周波数が変調される。ガラスファイバにおいては光学 的指数の変化は与えられた力学的または音響学的励起エネルギーに対して極めて 小さい。十分な変調を得るために、このことは高レベルの信号エネルギーが長い 相互作用長のいずれかを必要としこの相互作用長とは変調が生じる点で音響学的 に励起されるはずのファイバの長さのことである。直接の音響学的変調に対する 光学ファイバの感度はＪ．Ａ．ＢｕｃａｒｏによりＡｐｐｌｉｅｄ Ｏｐｔｉｃ ｓ，Ｖｏｌ．１８，Ｎｏ．６，１９７９年３月１５日号に説明されている。 本考案の信号エネルギーで単一モードファイバを延ばして位相変調を起こさせ るセンサーにおいて使用するためのクラッドの厚さを薄くした単一モードのファ イバを構成する。本考案は直径が大きい光学ファイバから低いオーダーのモード の光学ファイバも構成する。また本考案で用いる直径が大きい光学ファイバから 低いオーダーのモードの光学ファイバも構成する。これら２つの光学ファイバを 現在入手できる光学ファイバのエッチングにより成し遂げる。

【０００２】 Ｓ．Ｋ．Ｓｈｅｅｍとｊ．Ｈ．ＣｏｌｅによりＯｐｔｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ ，Ｖｏｌ．４，Ｎｏ．１０，１９７９年１０月号の「Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｓｅｎ ｓｉｔｉｖｉｔｙ ｏｆ Ｓｉｎｇｌｅ Ｍｏｄｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｐｏｗｅ ｒ Ｄｉｖｉｄｅｒｓ」において説明されているように、先行技術では単一モー ドファイバはその増加または減少する音響感度やモード構造における変化を考慮 せずにその光伝導性を減少させるためにエッチングする。このような効果、すな わち減少した光伝導性、は本考案の目的に好ましくないと考えられ本考案は具体 的にはこれを最少にするための装置を与える。

【０００３】 本考案はまた単一モードの光学ファイバ内で光を反射させるために長さが制限 された分配波長反射器も用いる。このような反射は「Ｍｅｔｈｏｄ Ａｎｄ Ａ ｐｐａｒａｔｕｓ Ｆｏｒ Ｒａｄｉａｎｔ Ｅｎｅｒｇｙ Ｍｏｄｕｌａｔｉ ｏｎ Ｉｎ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｆｉｂｒｅｓ」という名称の米国特許出願第０８ ８５７９号と、Ｋ．Ｏ．ＨｉｌｌらによるＡｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ ｌ ｅｔｔｅｒｓ，３２（１０），１９７８年５月１５日号における「Ｐｈｏｔｏｓ ｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ ｉｎ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｆｉｂｒｅ Ｗａｖｅｇｕｉｄ ｅｓ：Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｔｏ Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ Ｆｉｌｔｅｒ Ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ」に説明されている。

【０００４】 本考案はまたファブリーペロ干渉計に似ている装置において光学ファイバ内 で反射を起こす反射器を用いる。このような装置はＰ．Ｇ．Ｃｉｅｌｏにより１ ９７９年９月１日号のＡｐｐｌｉｅｄ Ｏｐｔｉｃｓ，Ｖｏｌ．１８，Ｎｏ．１ ７の「Ｆｉｂｒｅ Ｏｐｔｉｃ Ｈｙｄｒｏｐｈｏｎｅ：Ｉｍｐｒｏｖｅｄ Ｓ ｔｒａｉｎ Ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａ ｌ Ｎｏｉｓｅ Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ」に説明されている。本考案はこの反射 器の装置をその多数の部品の１つとして用いる新規な検出装置を与える。 本考案は光学ファイバエネルギーセンサーとともに別の種類のエネルギーセ ンサーの出力をより簡単に処理される電子信号に変換するのに使用できる光復調 装置を与える。 本発明に用いて有益なエネルギーセンサーは単一モードファイバを用いてい る。このエネルギーセンサーは次のように動作する。

【０００５】 感知されたり検出されるべき信号エネルギーが生じてエッチングされた単一 モードファイバを伸ばす。エッチングされた単一モードファイバは単一モードの ガラスクラッドファイバでありそのクラッディングの厚さはその強度を弱めるよ に特定の量まで減らされている。本考案は、エッチングされた単一モードファイ バの光伝導特性を保持することが必要である時、除去されたガラスクラッドの部 分を光学的指数が単一モードファイバのコアの材料のそれよりも低くかつ弾性率 が置き替えるガラスクラッドのそれよりも低いプラスチック材料に置き替えられ るということを仮定する。このようなエッチングされた単一モードファイバはよ り弱いために伸長や圧縮に対しより敏感である。与えられた量の信号エネルギー に対して、単一モードファイバはそれがエッチングされた後、より大量に伸びる 。

【０００６】 先行技術は単一モードファイバの長さを伸ばすことはそのコアを伝播してい る電磁放射における光学距離を変化させるということを教えている。先行技術は さらに光学距離のこの変化が単一モードファイバが伸びる量が増加するとおりに 増加するということを教えている。先行技術はこの光学距離の変化をファイバの コアを伝播している電磁放射を変調するのに用いている。先行技術はまた光学距 離の変化の大きさが増大するとおりに変調の量が増大するということも教えてい る。それゆえ、エッチングされた単一モードファイバで構成されこのエッチング された単一モードファイバを長手方向に伸ばすか圧縮することにより動作する光 学ファイバエネルギーセンサーは与えられた量の信号エネルギーに対してより大 きな変調をもたらしその結果より高い感度を示す。エッチングプロセスを用いて 直径が大きい光学ファイバから少ない形態上の分散を有する本考案に用いて有益 な光学ファイバを製造する。 また、本考案に用いて有益なエッチングされた光学ファイバを用いる装置を構 成する製造プロセスを与える。

【０００７】 このプロセスはエッチングプロセスの影響を受けない材料で型を構成させる。 これらの型はエッチングされるべきファイバを実際の装置に在るべきであるのと 同一の配列に保持するのに用いられる。型を実際の装置には無いものであれば除 去できるようにする種々の手段も詳述される。

【０００８】 本考案はエネルギーセンサーの出力を実際に光学的に復調波することによりエ ネルギーセンサーをより有効にし、こうして電子復調装置の必要とされる以前の 極めて大きな帯域幅を実質上減らすようにした光復調装置を与える。与えられた 光復調装置はまた幾つかのエネルギーセンサーを同一の光学ファイバにおいてマ ルチプレックスし、こうしてハイドロフォンアレイのような多重センサー装置に かかるコストを実質上下げることも考慮している。

【０００９】 光復調装置は光学ファイバの内側に構成された一対の長さが制限されたブラッ グ反射器の部材の間に各々のエネルギーセンサーを配置している。配置された各 々の一対の反射器は、その中でブラッグ反射器が作用するような電磁スペクトル の部分における共振を含むだけのファブリーペロ型干渉計を構成する。各々のエ ネルギーセンサーは一対の反射器の間に配置されるため、この時信号エネルギー が検出されるとセンサーのその結果得られる光学距離の変化はファブリーペロ干 渉計の共振をスペクトル的に移行させる。この装置は次にこのスペクトル移行を 、分析干渉計とみなされる第２のファブリーペロ干渉計を用いて部分的に復調す る。この分析干渉計の共振はスペクトル移行の増幅を行なうようにエネルギーセ ンサーを含む干渉計のスペクトル分離に比例するスペクトル分離を有する。エネ ルギーセンサー干渉形と分析干渉計を組み合わせたものの出力は本考案の詳細な 説明において与えられる方程式により与えられる増幅定数倍だけ元のスペクトル 移行よりもスペクトル的に移行する。この装置はまた、各々がそれぞれの増幅を 行なう、１つ以上の分析干渉計の使用も可能である。その結果得られる増幅はそ の各々が本来のスペクトル移行を表示する数の別々の数字に対応する出力を与え るようにすることができこうして電子検出器及び時間復調器の帯域幅は減らされ る。

【００１０】 この光検波装置は最後に各々のセンサーに対応する各々の反射器の対に全ての 別の反射器の対とは異なる反射帯域を持たせることにより幾つかのエネルギーセ ンサーを同一のファイバにマルチプレックスすることを考慮している。 この装置は波長走査型レーザを用いており、このレーザの出力は一度に１つの 反射器の対の共振を走査する。

【００１１】 本考案に用いて有益なエネルギーセンサーと本考案により与えられる光復調装 置を説明する。まずエネルギーセンサーを説明し次に光復調装置を説明しよう。

【００１２】 光学ファイバエネルギーセンサーの現在の技術はもし単一モードの光学ファイ バが半径方向に圧縮されるか、または伸ばされるか、あるいは長手方向に圧縮さ れると、この時単一モード光学ファイバのコアを伝播している電磁放射における 光学距離が変化するということを教えている。この技術はさらに単一モードファ イバが伸び縮みする量が増大するとおりに、光学距離の変化も増大するというこ とを教えている。現在の技術はこの光学距離の変化を用いてコアを伝播している 光の位相変調を起こさせる。変調が起こる光学ファイバの長さは相互作用長と呼 称される。

【００１３】 本考案に用いて有益な光学ファイバにおいて用いるためのエッチングされた単 一モードファイバ、すなわちエネルギーセンサーを説明する。単一モードファイ バは最も低いオーダーのモードのみを伝播させるように構成されたファイバであ る。単一モードファイバ構成におけるこの最も低いオーダーのモードは２重の縮 退である。これらの場合、最も低いオーダーのモードはそれらの偏光が相互に垂 直であるという事実により見分けられる伝播の２つの状態を含む。

【００１４】 エッチングされた単一モードファイバはここではそのクラッドの厚さが化学反 応（例えば、フッ化水素酸の溶液またはフッ化アンモニウムで緩衝されたフッ化 水素酸の溶液中でのエッチング）、またはイオンミリングにより薄くした単一モ ード光学ファイバであると画定する。 図１はエッチングする前のファイバの拡大断面図である。図２はエッチング後 のファイバの拡大断面図である。図１では、全体として２−１で示したガラスク ラッドがＫで示した厚さを有することを図示している。図２では、クラッド２− ２がＲで示した薄くされた厚さを有することを図示している。図１と図２の両方 において、１−１及び１−２で示したコアは、ファイバの露出表面においてのみ なされるエッチングプロセスの性質により変化しないままである直径Ｖを有する 。

【００１５】 このようなファイバの有用性をまず感度の方面から説明し次にエッチングされ た単一モードファイバを使用している装置の製造の容易さを説明する。検出すべ き与えられた量の信号エネルギー、Ｅに対して、図１の、長さがＬで全断面積が Ｓ_１のファイバは次のような量ΔＬ_１だけ伸びる。

【００１６】

【数５】

【００１７】 ここでＹｏはファイバ材料の弾性率であり説明のため一定であり溶融石英の弾 性率に等しいと仮定してよい。上記と同様に導き出し、しかしながら薄くしたク ラッディングの厚さを式（Ｉ）に代入すると伸びる量ΔＬ_２が与えられ、エッチ ングされたファイバは同一の与えられた量の信号エネルギーＥにおいてこれに従 う。

【００１８】

【数６】

【００１９】 ここでＳ_２はエッチングされたファイバの断面積である。Ｓ_１はＳ_２よりも大 きいため式（Ｉ）及び式（ＩＩ）から、ΔＬ_２＞ΔＬ_１である。光学ファイバ感 知の現在の技術はそれゆえ、与えられた量の信号エネルギーに対してエッチング された単一モードファイバは通常の単一モードファイバよりも光学距離の変化が 大きくなり、その結果コアを伝播している光のより大量の位相変調が得られると いうことを教えている。

【００２０】 別の有用性は極めて小さな全体にわたる直径を有するファイバは現在の方法を 用いて構成するのが困難でありたとえ構成されても、処理がむづかしいという事 がわかると理解できる。本考案の教えによって、クラッドの厚さを薄くしたファ イバを使用することもある装置を容易に入手できる直径がより大きいファイバで 構成することができる。このような装置を組み立ててより大きなファイバが適当 な位置にあるような時点に達すると、次にファイバをエッチングすることができ 、これにより薄いファイバすなわち薄いクラッドを有するファイバのそれ以上の 処理をはぶける。このプロセスのより詳細な説明は後に続く。

【００２１】 別の有用性は小さなコアの直径を有するファイバを構成する必要が生じる時に 認められ、本考案はこのようなファイバを直径がより大きなファイバから構成さ せる。図３は直径が大きい光学ファイバの断面、３−３、を示し、これは直径が Ｆのコア材料、（例えば、石英ガラス）である。直径が大きいファイバはエッチ ングされこうして断面が図４における４−４で示され、小さくなった直径Ｇを有 する薄いファイバを作る。本考案はさらに直径Ｇを有するファイバを、Ｇｅｎｅ ｒａｌ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｃｏｒｐにより製造されているＲＴＶ６７０シリコ ンゴムのような、ファイバ自体よりも低い屈折率を有する材料５−４でこの時被 覆することができこうして小さなコア直径を有する光学ファイバを作るというこ とをさらに与える。このような小さなコア直径のファイバは導かれた光学モード の低い数を備えることに有効である。

【００２２】 エッチングプロセスの一例として、図３の、ファイバ３−３は８０μｍから１ ００μｍまでの範囲内のエッチングする前の直径を有すればよく図４のエッチン グされたコア４−４は５０μｍから５μｍまでの範囲の直径を有すればよい。

【００２３】 図５と図６、そして部分的には、図７に図示した特定の水中音響エネルギーセ ンサーは本考案に用いて有益である。図５はその円筒形の形状を説明しているセ ンサーの端部図である。図６はセンサーの断面図である。このセンサーは図６に ６で示した、おそらくアルミニウムでできている、剛性の円筒形の骨組みから成 っている。この円筒形骨組みの外側表面は平面Ｈと平面Ｊの間で直径が小さくな っている。この円筒形骨組みの周囲には全体として７で示した柔軟な材料から成 る薄膜があり、その中では全体として８で示した単一モード光学ファイバが放射 状に巻かれている。このような柔軟な材料は、例えば、シリコンゴムまたはＰＶ Ｃであればよい。このスリーブは円筒形骨組みの大きい方の直径の端部１３′へ １３におけるように接合するかまたは１４におけるように締めるかあるいはその 両方を行なって、柔軟な薄膜と剛性の型の直径が小さくなっているところの剛性 の円筒形骨組みとの間に空間９をあける。直径が小さくなっているところのこの 剛性の円筒形骨組みの壁には円筒形骨組みの内側の壁から柔軟な薄膜と剛性の骨 組みの間の空間まで延びている等化孔１０があいている。円筒形骨組みの内側の 壁には図６で１１で示してある突起がある。同様に、円筒形骨組みの内側ではバ ラスト供給体としての役目を持つ柔軟なブラダー１２が伸びておりタンク１６を 形成しており、これは等化孔１０により空間９と連絡している。空間１６及び９ は空気、ヘリウム、またはシリコン油のような、別の粘性のある柔軟な材料で満 たす。図６に示した追加の空間１６′をつくる端部キャップ１７も備え、これに は穴１５があけてあり、この穴は端部キャップの各々の厚さを通って延びている 。図５、図６、及び図７に示したハイドロフォンは以下のように動作する。

【００２４】 このハイドロフォンを測定すべき音波を含む流体中に浸す。任意の特定の深さ のところで本考案によりこの流体の一部を穴１５を通してハイドロフォンへ入れ て次に、１２′で示した破線により図示してあるように、突起１１の周囲でブラ ダー１２を伸ばし、こうして空間１６及び９における第２の粘性のある柔軟な物 質を圧縮することにより空間９及び１６における静圧をハイドロフォンの外部の 流体における静圧と等しくする。空間１６及び９における圧力が、ブラダー１２ を伸ばす際に生じた追加の圧力を加えて外部の圧力に等しくなると、流体は穴１ ５を通って流れるのをやめる。穴１５及び等化孔１０またはその一方は等化の速 度を緩慢にして測定すべき音圧の間の時間周期よりも極めて長い時間周期にする ように十分に小さくする。

【００２５】 ハイドロフォンにより測定すなわち感知されるべき音響信号は周囲の流体圧力 における交互の変化から成っている。これらの変化は上述のブラダー機構により 等しくされないため、これらはその代りに柔軟な薄膜７を半径方向に膨張させた り収縮させ、こうしてエッチングされた単一のモードファイバ８に縦に伸ばした り圧縮したりする。

【００２６】 図５、図６、及び図７の水中音響センサーが水中音響信号を感知するのに使用 されている間動いている状態にあることを要求するこれらの応用例では、剛性の 円筒の軸に平行に取り付けられる強化ストランド、例えば、図６と図７における ファイバ８′を備える。ファイバ８′は柔軟な薄膜７の外側と内側あるいはいず れかの表面に接合され剛性の円筒６の周囲の各々の締付リング１４の下方に延び ている。締付ける面は柔軟な薄膜７が取り付けられる剛性の円筒の部分１３′で ある。このような強化ファイバ８′はＫｅｖｌａｒ．すなわちＤｕＰｏｎｔ社製 のタイヤコードファイバ、またはガラスでできていればよい。このような強化フ ァイバ８′は柔軟な薄膜７の長手方向の強度を増すように配置する。それゆえ、 もし図５、図６、及び図７の水中音響センサーが剛性の円筒６の軸方向に加速さ れるとその結果生じる柔軟な薄膜７の変形は図６及び図７における強化ファイバ ８′により小さくされたことになる。さらに、この強化ファイバ８′は剛性の円 筒６の軸に平行に配置されると実質上感知すべき音響信号により生じるような半 径方向の収縮に対する柔軟な薄膜の抵抗を増加させない。さらに、柔軟な薄膜の 質量は水中音響周波数レスポンスをシフトさせるという影響を与える単一モード ファイバの巻き線８の密度と同様に変えることができる。

【００２７】 図８及び図９の水中音響エネルギーセンサーは本考案に用いて有益である。図 ８は水中音響センサーの端部図であり図９は図８のセンサーの断面図でありここ において７−９は単一モードファイバ８−９の螺旋が中に含まれている柔軟な薄 膜を示す。この組立体はまたシリコンゴムのような弾性の柔軟な材料から成る内 部円筒２０２も含み、これは柔軟な薄膜７−９の内側の壁と接触している。強化 ストランド、例えば、ファイバ２０１は柔軟な薄膜７−９の軸に平行に配置し内 部円筒物質２０２と力学的に接触させその半径方向の柔軟性を大いに変化させる ことなく内部円筒形の長手方向の強度を強めるようにする。強化ファイバ２０１ はＫｅｖｌａｒかガラスでできていればよく柔軟な材料の端部からはみ出して長 く延びていてもよくまたセンサーを適切な位置に固定するために使用すればよい 。柔軟な内部円筒２０２はまたセンサーを適切な位置に配置するか固定するため に長く延びていてもよい。本考案はまた強化ファイバ２０１をその長手方向の強 度を増すように柔軟な薄膜７−９の軸に平行なこの薄膜７−９の外側に力学的に 取付けるということも提供する。センサーの長手方向の強度を増すことはセンサ ーの耐久性をセンサーの長手方向の加速により生じる半径方向の膨張と収縮の量 を減らすことにもなるが、音響信号に対するセンサーのレスポンス、すなわち放 射状の膨張及び収縮、は減らない。

【００２８】 図８及び図９の水中音響センサーは以下のように作動する。センサーを音響信 号を含む溶液中に浸す。音響信号に表われる圧力の周期的な変化が柔軟な薄膜７ −９を膨張させたり収縮させたりする。薄膜７−９が膨張したり収縮したりする とおりに、エッチングされた単一モード光学ファイバ８−９は伸びるかまたは圧 縮され、そのため、すでに説明したように、ファイバ８−９のコアの中を伝播し ている電磁放射が変調される。さらに、内部円筒は同様に放射状に柔軟であるた め、これは柔軟な薄膜の膨張と収縮により小さな抵抗を与える。図８及び図９の センサーが単一モードファイバ８−９としてエッチングされた単一モードファイ バを使用するとよいということを与える。

【００２９】 エッチングされた単一モードファイバはあらゆるエネルギーセンサーにおいて 有効であり、これは１つの信号エネルギーを用いて単一モードファイバを長手方 向に伸ばすか圧縮させて光学ファイバの光学距離に変化を起こさせる。エネルギ ーセンサーによってはこのようなファイバの形態上の分散が相互作用長にわたっ て十分な光の干渉性を保持する程十分低い場合低いオーダーのモードの光学ファ イバを使用できる。これらのエネルギーセンサーに対して本考案は図４の薄いフ ァイバを与える。多重モードステップ指数または階層指数ファイバのように、任 意の光学ファイバを長手方向の伸び縮みに対するその感度を上げるようにエッチ ングすることができるということに留意すべきである。

【００３０】 ステップ指数または階層指数ファイバのガラスクラッディングをエッチング除 去してその電磁放射の伝導性を弱めるようにする場合には、本考案はその結果得 られるファイバを図面の２−２′図２におけるように、ＲＴＶ６７０シリコンゴ ムのようなファイバコアよりも光学的指数が低い材料で被覆して電磁放射を伝導 するための能力を回復するようにすればよいということを定める。

【００３１】 エッチングされた単一モードファイバを使用するとよい本考案に用いて有益で ある光学ファイバエネルギーセンサーを以下のような製造方法で製造する。まず 、製造されつつある特定のセンサーにおいて使用されるべきであるのと同一の配 列または構成にエッチングされるべきファイバを保持する型を造る。図５、図６ 、及び図７のハイドロフォンの場合、ファイバは螺旋状に構成する。このハイド ロフォンにおける適切な型は図１０に図示したような円筒１８であり、その周囲 には螺旋形の溝１９′が刻まれておりこの溝にエッチングされていない光学ファ イバ２０′を巻き付ける。もし型をエッチングの後取り除くことを望むなら、型 の材料はファイバまたは柔軟な薄膜の材料に損傷を与えない温度でまたは溶液に よって溶けるかまたは溶解して液体の状態になることのできる物質でなければな らない。このような材料は密蝋である。さらに、型の材料の中にはファイバのエ ッチング（蝋をファイバの適切な場所にこすり付け、こうしてファイバをエッチ ング剤から保護すればよい）でさえも危くするものがありうるため、このような 材料から成る型はまず図１１における保護材２１′の溶液に浸すかこれをスプレ イすることにより薄く被覆する。この保護材２１′は固まるとエッチングプロセ スに影響を与えない。適切な保護材は、Ｏｐｔｅｌｅｃｏｍ社製のＴｙｐｅ １ ３９ Ｌｏｗ Ａｎｄｅｘ Ｐｌａｓｔｉｃ Ｃｌａｄｄｉｎｇ Ｓｏｌｕｓｉ ｏｎ、かＫｙｎａｒ、すなわちＰｅｎｎｗａｌｔ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏ．社 製のフッ化ビニリデンである。エッチングすべきファイバが光を伝導するのに十 分なガラスクラッドを有していない場合、保護材がファイバコアのより低い光の 屈折率を有するということを定める。Ｔｙｐｅ １３９ Ｌｏｗ Ａｎｄｅｘ Ｐｌａｓｔｉｃ Ｃｌａｄｄｉｎｇ ＳｏｌｕｔｉｏｎまたはＫｙｎａｒは石英 ガラスよりも低い光学的指数を有する。

【００３２】 必要であれば、ファイバを図１０における２２′で示したようにおそらくエッ チングコアの両端部において型に接合するということも定める。すでに説明した 保護材は接合剤で十分である。

【００３３】 ファイバの部分をエッチング剤から保護することが必要である場合、これらの 部分も同様に図１０における２３′で示したようにすでに説明した保護材で被覆 すればよい。 もし光学ファイバエネルギーセンサーがエッチングされた単一モードファイバ を使用することになるならば、次に図１０に図示したように適切な位置にファイ バ２０′を備えた型１８′をフッ化水素酸かフッ化水素アンモニウムで緩衝され たフッ化水素酸のいずれか、またはファイバのガラスクラッドを溶解するか除去 できる任意の別の化学薬品の溶液中に置く。通常、このエッチング溶液は、もし 必要であれば、超音波的に攪拌しエッチングされなければならないファイバの全 ての部分の周囲にエッチング剤が入るのを促進する。

【００３４】 エッチング期間（これは経験的に決定できる）が終えた後今エッチングされた ファイバを適切な位置に備えている型を溶液から取り出し、水で洗い、乾燥させ 次に溶解したまたは融解した被覆材の溶液に浸してから取り出すか、または硬化 させるか、乾燥させるか、冷却すると柔軟な薄膜の材料になる物質の溶液をスプ レイするがさもなければこれで被覆する。溶液の超音波攪拌はファイバの全ての 部分の周囲に被覆液が入るのを促進する必要がある時に実施される。本考案はま た被覆材の適用は被覆の均一性と空気ポケットの除去を目的として真空中で行な うとよいということも規定する。

【００３５】 エッチングの後電磁放射をコアの中に伝導させるのに十分なクラッデッイング の厚さを有していないようなファイバを使用する場合、被覆材はコアの材料より も低い屈折率を有するということを定める。このような被覆溶液はすでに説明し た保護材かＧｅｎｅｒａｌ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｃｏｍｐａｎｙのＲＴＶ６７０ のようなシリコンゴムのいずれかのものであればよい。被覆溶液の粘性は溶液か ら取り出す時に型に残っている被覆の厚さを調節する手段として変えることがで きる。被覆溶液の粘性が低いとより薄い被覆が与えられる。被覆溶液から取り出 した型は次に溝の在る所で均一な膜を達成するために被覆物が固まるまで回転さ せる。図１２はエッチングと液浸プロセスの後完成した図１０の型及びファイバ を示す。エッチングされたファイバは２０−Ｅで示してあり柔軟な薄膜材は１２ ４で示してある。

【００３６】 図１２における被覆物が凝固した後、被覆物と保護材を通って型の材料の中へ 延びている穴をあける。このような穴の位置は型の材料が溶融または溶解により 除去できしかも被覆物中のファイバに損傷を与えないように選択しなければなら ない。このような穴１２５は図１２に示してある。型を収縮させて柔軟な薄膜及 び保護材から離脱し、こうして図１２におけるＰと記された平面において薄膜を 切り取ることにより形成される図１２における極めてより大きな開口１２６を通 して型を取り出しやすくするように液体窒素で冷却できるテフロンのような材料 で型ができているとよい。さらに、型はその除去を助けるように崩壊するとよい と思われる。図５、図６、及び図７のハイドロフォンにおいて、つぶせる適切な 型が端部図の図１３に示してある。

【００３７】 図１３は円筒２５７の端部図である。キーと呼称されるこの円筒の除去部分は ２５６で示してある。キー２５６は円筒の軸に平行にかつ円筒の全長において延 びている。ＺＺで示されている矢印はキーのその除去を助けるための動きを説明 している。キーの除去により、円筒２５７は半径方向につぶれそのためエッチン グ及び液浸後の柔軟な薄膜材からの除去が可能になる。

【００３８】 もしエッチングされていない光学ファイバを備えるために柔軟なスリーブまた はおおいを使用する光学ファイバエネルギーセンサーを製造したいならば、本考 案はまた上述の製造プロセスからエッチング及び洗浄工程を除去することも可能 である。

【００３９】 本考案により与えられる光復調装置を図１４に示す。図１４を参照すると、２ ４は光学ファイバを示しておりその上には何対かの長さが制限された分配ブラッ グ反射器２５が取り付けてある。長さが制限された分配ブラッグ反射器は、本考 案で使用されているように、光学ファイバ中を伝播している電磁放射の特定の波 長帯域を一部は反射して線源へ戻し一部は先へ伝送して光学ファイバに通しまた これらの特定の波長帯域のスペクトル的に外側にある光は先へ伝送してほとんど 影響を受けない光学ファイバに通させる装置である。このような反射器は光学フ ァイバのコアを取り囲んでいるクラッドの光学的指数の空間的な周期的摂動を起 こしてコアの軸に平行な方向に空間的周期が存在しかつ光学ファイバにおいて光 の干渉性が保持されるような長さをこの空間的周期が超えないようにすることに より構成すればよい。空間的な周期的摂動はファイバの長さからクラッドを部分 的に除去し次にファイバを光の回折格子に向けて配置して回折格子の歯がコアの 軸に垂直となるようにすることにより起こすことができる。反射率の大きさはク ラッドをより多くまたはより少なく除去しそのため光回折格子をコアへ近づける か遠ざけることにより増大させるか減少させればよくこれについては１９７９年 １０月２６日月で出願された米国特許出願第０８８５７９号に開示されている。 このような反射器はＨｉｌｌらにより開発され「Ｐｈｏｔｏｓｅｎｓｉｔｉｖｉ ｔｙ ｉｎ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｆｉｂｅｒ Ｗａｖｅｇｕｉｄｅｓ：Ａｐｐｌｉ ｃａｔｉｏｎ ｔｏ Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ Ｆｉｌｔｅｒ Ｆｄｂｒｉｃａｔ ｉｏｎ」Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ；＃３２（１０）、 １９７８年５月１５日号に説明されている方法を用いて構成することもでき、こ こでは反射波長帯域が次の時生じるということを示している。

【００４０】 λ_ＣＭ≒２ｎｄ Ｍ （ＩＩＩ） ここでλ_ＣＭはＭの特定の値に対する反射波長帯域の中心であり、 ｎは光学ファイバコアにおける有効な光学的指数、 ｄはブラッグ反射器を作る摂動の空間的周期、 Ｍはゼロより大きい整数であり反射帯域のオーダーと呼称される。 幅、Δλ_ＣＭ、は特定のブラッグ反射器がとりうる反射強度の全体の半分の点 において測定される特定の反射帯域の全スペクトル幅である。これは先行技術に おいて次のようになることが示されている。

【００４１】

【数７】

【００４２】 ここで１は長さが制限されたブラッグ反射器の長さである。 再び図１４を参照すると、反射器の対２５にはＡ，Ｂ，Ｃ，…が付けてある 。 各々の対における反射器はいずれも同じ波長帯域を空間的に反射しかつ、例え ばｄと１を調節することにより同一の透過スペクトルを有するように作る。しか しながら、各々の対は再びｄと１を式（ＩＩＩ）と式（ＩＶ）に従って調節する ことにより、あらゆる別の対の反射波長帯域とはスペクトル的に異なる特定の波 長帯域を反射するように作り、そのため使用すべき各々の反射器におけるこれら の特定の波長帯域だけの内の少くとも１つを含む波長間隔Ｗ．Ｉ．が存在する。

【００４３】 各々の対２５は単一モードファイバ２４の内側でファブリーペロ干渉計を構 成している。このファブリーペロ干渉計は特定の対を形成している分配ブラッグ 反射器の反射波長帯域内にスペクトル的にある電磁放射に対してのみ反応しやす い。図１５は特定の反射器の対の透過の説明図である。図１５を参照すると、縦 座標は特定の反射器の対を通過する電磁放射の透過を表わし横座標はファイバ２ ４の中を伝播して反射器の対に入射する電磁放射の波長を表わしている。スペク トル的に特定の対の反射波長帯域の外側にある電磁放射は実際に影響を受けず伝 送される。このような放射は図１５に領域ａで示されている。

【００４４】 フィバの中を伝播しておりスペクトル的に特定の反射器の対の反対帯域内にあ る電磁放射の最大の量は反射器の対を通して先へ伝送されこの時波長は、

【００４５】

【数８】 ここでＯＰＬは反射器の間の光学距離であり Ｎは正の整数である。 もし

【００４６】

【数９】

【００４７】 ならば電磁放射の最小の量が反射器の対を通して先へ伝送される。 その結果図１５の領域ｂに示されているようなスペクトル的に周期的な透過が起 こる。 インターフエロメトリーの分野において教えられているように、図１５におい て３００で示されている透過ピークのスペクトル幅は透過ピークの原因となる反 射器の対を構成する長さが制限されたブラッグ反射器の反射率の大きさを変える ことにより透過ピークのスペクトル分離Δλに関して変更することができる。こ のことはすでに説明したように達成することができる 図１５の波長領域ｂにおけるピーク３００の数は次のように与えられる。

【００４８】

【数１０】

【００４９】 ここでＺは単一モードファイバの軸に沿って測定されるような反射器の間の幾 何学的長さ、 １はファイバの軸に沿って測定されるような分配ブラッグ反射器の長さ である。 一対の２つの反射器の間の光学距離が変化するとおりに、図１５に示した波長領 域ｂ内の透過ピークは、式（Ｖ）で示されているように、スペクトル的にこの領 域ｂ内で移行する。

【００５０】 本考案は一対の２つの反射器の間に配置されている光学ファイバ２４の長さの 一部分または全部を光学ファイバエネルギーセンサー、例えば、図５、図６、及 び図７の音響エネルギーセンサーの相互作用長にする。すでに説明したように、 このようなセンサーは検出される信号エネルギーで光学ファイバの長さを長手方 向に伸ばすか縮めるかしてその光学距離を変化させることにより作動する。それ ゆえ、例えば、信号を検出している光学ファイバエネルギーセンサーの相互作用 長がその内側に位置するような、反射器の対Ｂにおいては、この対Ｂの図１５の 領域ｂの透過ピークは検出されている信号エネルギーにより起こされるようにス ペクトル的に移行する

【００５１】 再び図１４を参照すると、本考案は波長走査型レーザ２６を用いて電磁放射を 供給し電磁放射は上に反射器の対２５が配置された単一モードファイバ２４の中 へ適切な集光レンズ２７によって入射される。レーザ２６の出力は特定の波長領 域について走査すなわちチャープされる。図１６は本考案に適切なレーザ出力の グラフである。走査範囲はΔλ_Ｌであり、図１６にそのように記してある。走査 時間間隔はλＴでありこれも図１６におけるように記してある。走査速度は Δλ_Ｌ／ΔＴである。本考案はレーザ２６の走査範囲をすでに説明したように 波長間隔Ｗ．Ｉ．になるように選択しそのため図１４における各々の対２５の図 １５の反射器波長帯域領域ｂがスペクトル的に走査範囲内に入るようにする。

【００５２】 もう一度図１４を参照すると、組立体はレーザ出力ビームの一部を以後「基 準ファブリーペロ」干渉計と呼称されるファブリーペロ干渉計２８へ向けるため のビームスプリッター１２７を含んでいる。レーザの出力波長λ_Ｌが次のような ものである時、

【００５３】

【数１１】

【００５４】 ここでＱは正の整数 Ｄはファブリーペロ干渉計２８を構成している反射器の間の光学距離 。 基準ファブリーペロ干渉計２８はこの放射の一部を図１４の光検出器２９へ伝 送し、この光検出器２９はこの時電気的基準信号を発生する。光検出器２９は市 販されている装置であり、例えば、Ｔｅｘａｓ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ Ｉｎ ｃ．により製造されている＃ＴＩＸＬであり、その出力は電気的信号であり、そ の信号の振幅は入射放射の振幅の周知の関数である。もしレーザが図１６におけ るように走査していると、基準ファブリーペロ干渉計２８の透過出力は各々が基 準ファブリーペロ干渉計２８の共振に対応する一連の時間的に分離したピークと なる。

【００５５】 本考案は基準ファブリーペロ干渉計２８の光学距離Ｄを取り決めて各々の反射 器の対２５における反射器の空間的な周期をレーザ走査範囲Δλ_Ｌにおいては基 準ファブリーペロ干渉計２８の透過ピークが対２５の各々の反射器の反射器波長 帯域に極めて近い波長のところで生じるように選択する。

【００５６】 再び図１４を参照すると、単一モードファイバ２４の出力端部、すなわち、レ ーザビームが入射するのとは反対の端部、は図１４に図示したようにファブリー ペロ干渉計３０に焦点を合わせた適切な焦点整合機構３２に接続している。この 干渉計３０の出力は光検出器３１ヘ向けられる。

【００５７】 インターフエロメトリーの先行技術及び反射器の対２５のスペクトル透過の前 述の説明から以下のことがわかる。もし走査型レーザがある特定の時に特定の反 射器の対Ａの、図１５に示した、波長領域ｂ内に入る電磁放射の特定の波長λ_Ｌ をファイバへ入射しているならば、この時この電磁放射は特定の反射器の対Ａを 通過し、残りのファイバを通過し、別の反射器の対を全て通過し（本考案は別の 反射器の対、Ｂ．Ｃ．ｅｔｃ．の全ての別の反射波長帯域は全て異なるようにす るため）、ファブリーペロ干渉計３０を通過して光検出器３１へ伝送され入射放 射波長λ_Ｌが特定の反射器の対Ａの図１５の特定の透過ピークにスペクトル的に 集中している時は常に、またこの特定の透過ピークも同様に、以後分析ファブリ ーペロ干渉計と呼称される、ファブリーペロ干渉計３０の透過ピークにスペクト ル的に一致する時、最大強度で伝送される。

【００５８】 例えば、反射器の対Ｂの、反射器の間の光学距離Ｔ_Ｒ≒（ｎ）（Ｚ）はλ_１Ｄ とλ_２Ｄの間の特定の波長領域において反射器の対ＢがＳ_Ｒの透過ピークを発生 するように定められる。もし

【００５９】

【数１２】 であればこのことが起こる。

【００６０】 λ_１Ｄとλ_２Ｄの間の同じ波長領域において、次式が成り立てば分析ファブリー ペロ干渉計３０はＳ_Ａの透過ピークを発生する。

【００６１】

【数１３】 ここでＴ_Ａは分析ファブリーペロ干渉計３０の反射器の間の光学距離である。

【００６２】 すでに説明したように、もし、例えば、対Ｂの長さが制限されたブラッグ反射 器の間に配置された光学ファイバエネルギーセンサーにより信号が検出されると 、対Ｂの図１５の領域ｂの透過ピークは領域ｂ内のスペクトル移行、Δλ_ＳＲ、 を示す。式（ＩＸ）と式（Ｘ）を用いてＳ_ＡとＳ_Ｒの相対的な値を調整すること により本考案はその結果得られる図１４において結合されている、対Ｂと分析干 渉計３０の、透過のスペクトル移行、Δλ_ＳＡを次式のようにすることにより実 際にこのスペクトル移行、Δλ_ＳＲを増幅する。

【数１４】 ここでＵは増幅係数であり、例えば次式で与えられ

【００６３】

【数１５】 但しＳ_Ａ＝（ｆ）（Ｓ_Ｒ）±１ でありＳ_ＡとＳ_Ｒは２より大きくｆは正の整数である。 復調装置をよりよく説明しかつその完成について考慮すべきより少ない明白 な限定を示すために、すでに詳細に説明したような対２５内に配置されるエネル ギーセンサーを追加した図１４の装置の一実施例を２つのレーザ走査間隔を通し て順を追って詳細に説明しよう。レーザ走査は対２５のうちのどの反射波長帯域 にも入らないλ_１で始める。レーザ出力波長がやがては走査するので、結局は特 定の対Ａの透過ピークにわたる走査が開始される。この時基準干渉計２８はレー ザ光線のパルスを光検出器２９へ伝送し光検出器２９は次に電気的パルスを時間 復調器３３へ与える。この電気的基準パルスは時間復調器３３において電気クロ ックをリセットしたり始動させたりするために用いられる。時間復調器３３はま た１つの走査間隔における基準パルスを計数しこのパルスの数によって、その時 その透過ピークが走査されている特定の反射器の対に対応して電気的出力のうち の１つへ電気クロックの最後の出力を伝送する。このような電子回路は現在市販 されている製品の中から容易に入手できる。

【００６４】 この装置の一実施例を参照すると、レーザ出力は今対Ａの透過ピークを走査 し始めている。レーザ出力波長が、λ_２において、対Ａの最初のピークの範囲内 にある時、レーザ光線は対Ａとその他の対を全て通過して結局は分析干渉計３０ へ伝播する。説明のために、図１４の装置はＳ_Ｒ＝１０として式ＸＩＩを用いて 増幅係数Ｕ＝１００を与えるように設計することを仮定する。また簡単のため、 実施例の装置における各々の反射器の対における式Ｘと式ＸＩのλ_１Ｄとλ_２Ｄ の間の間隔は各々の反射器の対において図１５の領域ｂにスペクトル的に一致す るものと仮定する。それゆえ、Ｕ＝１００、Ｓ_Ｒ＝１０に対しては、Ｓ_Ａ＝９９ となる。

【００６５】 同様に分析干渉計３０が対Ａの最初のピークにスペクトル的に一致するピーク を有するものと仮定する。それゆえ、レーザ光線は光検出器３１へ伝送されると 光検出器３１は電気的出力を発生しこの出力は時間復調器３３へ与えられると電 気クロックを休止させその最後の出力はクロックにおける時間に対応する電気的 信号であってＡと印が付けられている導線すなわちリード線へ与えられる。レー ザが走査し続けると最後にその出力の波長は対Ｂの透過ピークに近づく。再び基 準干渉計２８は光線のパルスを伝送しこれにより光検出器２９はパルスを発生し このパルスはクロックをリセットしたり始動させたりしてクロックの最後の出力 に対して導線すなわちリード線Ｂを準備する。

【００６６】 対Ａのエネルギーセンサーにより検出されている信号が変化するとおりに、対 Ａの透過ピークはスペクトル的に移行する。信号がすでに２度目のレーザ走査の 前のある時にピークを１／９９（Δλ）だけ移行させたと仮定する。２度目のレ ーザ走査が始まると、出力波長は再びλ_１となる。走査の開始後まもなく、レー ザ出力は再び対Ａの最初の透過ピークに近くなり、出力波長は約λ_２＋１／９９ Δλとなる。しかしながら、この波長は分析干渉計３０のピークに一致しないの で光検出器３１へは光線は全く伝送されずクロックは休止されない。しかしなが ら、レーザが走査し続けるのでその出力は後にλ_２＋１／９９Δλ＋Δλとなり 、これは対Ａの第２の透過ピークのスペクトル位置である。この実施例の装置の 増幅係数Ｕに関する前記の式により、λ_２＋１／９９Δλ＋Δλもまた分析干渉 計３０の透過ピークのスペクトル位置でありスペクトル的にはλ_２に位置するそ のピークの隣りにある。それゆえ、伝送は分析干渉計３０を通過してなされ光検 出器３１はクロックを休止させる信号を発生する。対Ａの透過ピークがたとえ１ ／９９（Δλ）だけしか移行しなかったとしても、対Ａと干渉計３０の結合体の 出力はレーザ出力の波長がλ_２＋１／９９Δλ＋Δλに達しその結果スペクトル 増幅が１００になるまでは生じなかったであろう。２度目の走査間隔の残りは最 初のレーザ走査間隔において説明したように続行される。

【００６７】 復調装置の完成には光学ファイバ２４の帯域幅に対する特別な注意が必要とさ れる。帯域幅は戻ってくる反射器の対の透過ピークの幅の狭さを保持するほど十 分に高くならなければならない。光復調装置は光学ファイバの使用の有無にかか わらずファブリーペロ干渉計の縞のスペクトルの移動を測定したい時には常に使 用できるということに留意されたい。またレーザ光線は分析ファブリーペロ干渉 計をまず通過し次にその間隔の１つを測定しようとしているファブリーペロ干渉 計へ伝送できるということも認められる。しかしながら、もし光学ファイバを測 定されているファブリーペロ干渉計へレーザ光線を伝送するために使用するなら ば、もしレーサ光線をまず分析干渉計へ通過させるならば、光線を分析干渉計か らファブリーペロ干渉計へ伝送するために低い分散を有する光学ファイバを選択 する必要がある。というのはこの光線が分折干渉計のスペクトル的に周期的な透 過により生じるような追加の振幅の時間依存を有するためである。さらに、分析 干渉計とセンサー干渉計の両方の機能はもしスペクトル的に正確に一致する透過 ピークが全く無くてもまだかなりの結合された出力を発生するのに十分な重複だ けはあるように選択しなければならない。最後に、実施例の装置はもし反射器の 対の伝送ピークのスペクトル移動を、．１Δλ以上にできるかまたは１／９９Δ λ以下であると不明瞭な出力を発生する。

【００６８】 最後に、本考案は電気的基準信号はレーザを走査させる同一の信号から引き出 せばよいということを規定する。基準信号における基準はレーザ走査の任意の特 定な波長の時間における位置に関して時間における既知の位置を持っていなけれ ばならないということである。さらに、適切なレーザ走査における基準は、まず 走査間隔が反射器の対と分析干渉計の結合体の出力の時間的位置の振動の最も 高い周波数を検出するために時間周期において十分しばしば生じなければならず 、次に、走査型レーザの出力波長は周知の時間の関数でなければならない、とい うことである。

【００６９】 ピークの過剰な移行における前記不明瞭さを除去するために本考案は図１７ に図示した別の分析干渉計３０Ｂを追加する。図１７は図１４において破線で囲 まれているサブシステムＷに置き換えるサブシステムの概略図である。この追加 分析器３０Ｂは、例えば、式ＸＩＩにより反射器の対の同じ出力で使用した時に より低い倍率を与えるように構成する。前述の説明から、より低い増幅の結合は 不明瞭さが最初に生じるより高い閾値を透過ピークの移動に与えることができる 。増幅係数Ｕを確定するために式ＸＩＩを用いると閾値のスペクトル移行は次の ようになる。

【００７０】

【数１６】

【００７１】 各々が異なる増幅を起こす２つの分折干渉計を用いている装置は次のように与 えられる。 第１の干渉計３０は検波装置の前述の実施例におけるようにＳ_Ａ＝９９の透過 ピークをλ_１Ｄとλ_２Ｄの間に有することがある。反射器の対はＳ_Ｒ＝１０のピ ークをλ_１Ｄとλ_２Ｄの間に有することがありまた追加の干渉計３０ＢはＳ_Ａ＝ ９のピークをλ_１Ｄとλ_２Ｄの間に有することがある。もし、例えば、時間復調 器３３及び３３Ｂがアナログの出力を与えたならば対Ａに対応する特定の移行Δ λ_ＳＲにおいて対Ａに対応する時間復調器３３Ｂの電気的出力は次のような電圧 ｅとなるであろう。

【００７２】 ｅ_１＝ＫΔλ_ＳＲＵ_１ （ＸＩＶ） ここてＫは定数 Ｕ_１、はＳ_Ｒ＝１０とＳ_Ａ＝９における１０に等しい増幅係数 またΔλ_ＳＲは導線Ａに対応する図１５の領域ｂのピークのスペクトル移行で ある。 復調器３３の出力ｅ_２は次のようになるであろう。 ｅ_２＝ＫΔλ_ＳＲＵ_２＝１００ＫΔλ_ＳＲ （ＸＶ） ここで１００はＳ_Ｒ＝１０とＳ_Ａ＝９９における増幅係数、Ｕ_２、である。

【００７３】 このような装置は当然異なる増幅を備えた数多くのこのような分析干渉計を備 えるように拡大することができ簡単に１２７′のようなより多くのビームスプリ ッターを追加して反射器の対の出力を分析干渉計の間で分割するようにすればよ い。前述の説明から分析干渉計３０Ｂは、．１Δλより小さいスペクトル移行に おいては不明瞭さを生じ始める可能性があるということに留意されたい。しかし ながら、分折器３０はすでに説明したように．１Δλ以下のスペクトル移行にお いて意味深長な出力を発生する。それゆえすでに１つの装置に与えられている分 析干渉計よりも低い増幅か高い増幅のいずれかをもたらすであろう分析干渉計を 追加しようと思うことができる。

【００７４】 時間復調器は次の２つの機能を果す電気装置である。第１に、例えば、その振 幅、振動周波数、または振動の位相により基準パルスの受け取りと分析ファブリ ーペロ干渉計からの電磁放射を受け取る光検出器からのパルスである、ＡＮＡＬ パルスと呼称され追加のパルスの受け取りの間にかかった時間を含むすなわち伝 達する電気的信号を発生することと、第２に、この電気的信号を１本の特定の出 力線または特定の出力線のグループへ伝送することである。このことを達成でき る多数の電気回路がありその１つは図１８に概略的に図示してある。図１８を参 照すると、Ｕ１とＵ２は電圧比較器、例えば、Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｓｅｍｉｃｏ ｎｄｕｃｔｏｒ Ｃｏｒｐ．社製の部品＃ＬＭ３１１であり、Ｕ４とＵ５はカウ ンター、例えばＴｅｘａｓ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ社製の部品＃７４１６１で あり、Ｕ３はクロック発生器、例えば、Ｔｅｘａｓ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ社 製の部品＃７４ＬＳ１２４であり、Ｕ６はｄｅｍｕｘ、例えば、Ｔｅｘａｓ Ｉ ｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ社製の部品＃７４１５５であり、Ｕ７，Ｕ８及びＵ９はラ ッチ、例えば同様にＴｅｘａｓ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ社製の部品＃７４１７ ５である。

【００７５】 この回路は次のように動作する。Ｕ１とＵ２、すなわち電圧比較器、は基準パ ルスと追加パルスを復調器において使用するための標準的なＴＴＬ論理電圧レベ ルに変換するように動作する。規則正しく間隔をあけた基準パルスは、クロック 発生器Ｕ３により駆動されるとおりに、基準パルス繰返し数の速さのおよそ１６ 倍の速度で連続的に計数しているカウンタＵ４をリセットするように働く。その 結果生じるカウンタＵ４の出力は基準パルスが受け取られる時０で始まり増加す る方へ計数して別の基準パルスにより再びリセットして０になるとその計数を新 たに始める数である。その間に、基準パルスが受け取られるごとに、カウンタＵ ５は増加する。チャネルの適切な数（この場合、３）を計数した後は自動的に０ に戻るようにセットされている。ＡＮＡＬパルスが送られて来ると、これはｄｅ ｍｕｘ Ｕ６を介して適切なラッチ（Ｕ７、Ｕ８、又はＵ９）へ送られる。カウ ンタの出力の数は適切なチャネルラッチへラッチされ基準パルスとＡＮＡＬパル スの間の時間を表わす。次のＡＮＡＬパルスは次のチャネルラッチにこれらの基 準パルスとＡＮＡＬパルスの間の時間を表わす数を蓄積させるなどをする。新た な時間計数がラッチされるたびに、ラッチパルスのトレーリングエッジは使用者 に新しいデータが利用できるということを知らせる。

【００７６】 改善された光学ファイバエネルギーセンサー及びこのセンサーの製造方法と、 改善された光復調装置が提供されこれは特に感知されるか検出されるべき信号エ ネルギーにより伸びや圧縮に対して反応しやすい。

【提出日】平成４年２月３日

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００５

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００５】 感知されたり検出されるべき信号エネルギーが生じてエッチングされた単一モ ードファイバを伸ばす。エッチングされた単一モードファイバは単一モードのガ ラスクラッドファイバでありそのクラッディングの厚さはその強度を弱めるよう に特定の量まで減らされている。本考案は、エッチングされた単一モードファイ バの光伝導特性を保持することが必要である時、除去されたガラスクラッドの部 分を光学的指数（例えば、屈折率）が単一モードファイバのコアの材料のそれよ りも低くかつ弾性率が置き替えるガラスクラッドのそれよりも低いプラスチック 材料に置き替えられるということを仮定する。このようなエッチングされた単一 モードファイバはより弱いために伸長や圧縮に対しより敏感である。与えられた 量の信号エネルギーに対して、単一モードファイバはそれがエッチングされた後 、より大量に伸びる。

【図面の簡単な説明】

【図１】大いに拡大した単一モード光学ファイバの断面
図。

【図２】エッチングされた図１の単一モード光学ファイ
バの大いに拡大した断面図。

【図３】コア材から成る大きな直径のファイバの大いに
拡大した断面図。

【図４】エッチングされかつ被覆された後図３の大きな
直径のファイバの大いに拡大した断面図。

【図５】図６に図示されている音響エネルギーセンサー
の端部図。

【図６】図５の音響エネルギーセンサーのライン６−６
における断面説明図。

【図７】図５及び図６の音響エネルギーセンサーの一部
の拡大説明図。

【図８】別の音響エネルギーセンサーの端部図。

【図９】図８の音響センサーのライン９−９における断
面図。

【図１０】光学ファイバエネルギーセンサーを製造する
ための本考案により構成される型及び単一モード光学フ
ァイバの説明図。

【図１１】保護材で被覆された後の図１０の型のみの断
面図。

【図１２】エッチング及び被覆後の図１０の型及び単一
モード光学ファイバの説明図。

【図１３】エッチングプロセスにおいて使用できる崩壊
可能な型の端部図。

【図１４】本考案により与えられる光復調装置の概略
図。

【図１５】図１４における対２５の反射器の対の典型的
な透過の説明図。

【図１６】図１４の光復調装置における使用に適切なレ
ーザ出力のグラフを示す図。

【図１７】図１４における破線Ｗで囲まれた光復調装置
の部分に代用するものとして本考案が与える多数の分析
干渉計復調器の概略図。

【図１８】図１４及び図１７に例示的に示した一実施例
の時間復調回路の概略図。

【符号の説明】

１−１ コア ２−１ ガラスクラッド ６ 骨組み ７，７−９ 柔軟な薄膜 ８，８−９，２４ 単一モード光学ファイバ ８′，２０１−９ 強化ストラッド ９，１６′ 空間 １６ 貯留 １０，１５ 開口 １１ 突起 １２ ブラダー １４ 締付けリング １７ 端部キャップ ２０２−９ 内部円筒 ２５７ 円筒 １８′，１８−１２ 型 １９′ 螺旋形溝 １２５ 穴 １２６ 開口 ２５ 長さが制限されたブラッグ反射器の対 ２６ 波長走査型レーザ １２７，１２７′ ビームスプリッター ２８ 基準ファブリーペロ干渉計 ２９，３１，３１Ｂ 光検出器 ３０，３０Ｂ 分析ファブリーペロ干渉計 ３３，３３Ｂ 時間復調器

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成４年２月３日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】実用新案登録請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【実用新案登録請求の範囲】

【数１】

【数２】

【数３】

【数４】 但しＳ_Ａ＝（ｆ）（Ｓ_Ｒ）±１でありＳ_ＡとＳ_Ｒは２よ
り大きくｆは正の整数である各々の分析ファブリーペロ
干渉計の透過ピークのファブリーペロ干渉計のそれに対
するスペクトル分離を整えて各々の分析ファブリーペロ
干渉計の結果として得られる出力のスペクトル増幅を起
こすようにしそのため各々の分析ファブリーペロ干渉計
により生じる増幅とはことなるようにすること、を含む
ことを特徴とするファブリーペロ干渉計の透過ピークの
スペクトル移行をスペクトル的に増幅するスペクトル移
行増幅装置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 ゴードン ゴウルド アメリカ合衆国バージニア州グレート フ オールズ，ウイリアム クロスマン ドラ イブ 9609

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 ファブリーペロ干渉計の透過ピークのス
   ペクトル移行をスペクトル的に増幅する方法であって、
   走査された波長の電磁放射をファブリーペロ干渉計に入
   射させるか伝送することと、前記ファブリーペロ干渉計
   のスペクトル移行し透過された出力ピークを少なくとも
   ２つのビームに分割することと、各々のピークを１の別
   々の分析ファブリーペロ干渉計へ入射させ、前記分析フ
   ァブリーペロ干渉計と前記ファブリーペロ干渉計は空洞
   器長さを次の式に構成させることと、 【数１】 【数２】 【数３】 【数４】 但しＳ_Ａ＝（ｆ）（Ｓ_Ｒ）±１でありＳ_ＡとＳ_Ｒは２よ
   り大きくｆは正の整数である各々の分析ファブリーペロ
   干渉計の透過ピークのファブリーペロ干渉計のそれに対
   するスペクトル分離を整えて各々の分析ファブリーペロ
   干渉計の結果として得られる出力のスペクトル増幅を起
   こすようにしそのため各々の分析ファブリーペロ干渉計
   により生じる増幅とはことなるようにすること、を含む
   ことを特徴とするファブリーペロ干渉計の透過ピークの
   スペクトル移行をスペクトル的に増幅する方法。