JPH0545208A - 光音響センサアレイシステム - Google Patents

光音響センサアレイシステム

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JPH0545208A
JPH0545208A JP3200355A JP20035591A JPH0545208A JP H0545208 A JPH0545208 A JP H0545208A JP 3200355 A JP3200355 A JP 3200355A JP 20035591 A JP20035591 A JP 20035591A JP H0545208 A JPH0545208 A JP H0545208A
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light
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sensor
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Koji Dobashi
孝治 土橋
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 光パルスにおける多重反射の影響を軽減して
センサ間の漏話を防止する。 【構成】 各センサ53−1,53−2,…とリファレ
ンスファイバ54−1,54−2,…とを分離し、それ
らによって各々センシング光及びリファレンス光を反射
させ、該反射光を結合し、パルス発生手段40内の送受
用カプラ42を介して光検出手段60へ送る。これによ
り、光パルスにおける多重反射の影響が軽減される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、光ファイバを利用した
多チャネルの光音響センサアレイシステムに関するもの
である。
【0002】
【従来の技術】従来、このような分野の技術としては、
例えば次のような文献に記載されるものがあった。
【0003】「エス ピー アイ イー ボリュウム
586 ファイバ オプティックセンサーズ(SPIE Vo
l.586 Fiber Optic Sensors) 」(1985)(米)Mic
hael Henning “インプルーブメンツ イン リフレク
トメトリック ファイバ オプティック ハイドロホー
ンズ(Improvements in reflectrometric fibre optic
hydrophones)”P.58−64 図2は、前記文献に記載された従来の干渉型光音響セン
サアレイシステムの一構成例を示す図である。
【0004】この干渉型光音響センサアレイシステム
は、光ファイバに音波が印加されると、その光ファイバ
の屈折率及びファイバ長が変化し、伝搬光の位相が変化
するので、その位相変化を利用して音波情報を検出する
ものである。
【0005】即ち、この光音響センサアレイシステム
は、光パルスを発生する光パルス発生手段10を有し、
それには、センサアレイ20と光検出器30とが接続さ
れている。光パルス発生手段10は、コヒーレントな連
続光を発生する光源11を有し、その光源11には、ブ
ラッグセル12の入力端12aが接続されている。ブラ
ッグセル12は、制御信号CSに基づき、入力端12a
の入射光の周波数をシフトし、ゲート制御によって一定
時間のみ入出力端12bへパルス光を送出すると共に、
通常時は該入出力端12bより出力端12cへ光を送出
する機能を有している。
【0006】ブラッグセル12の入出力端12bには、
センサアレイ20が接続され、さらにその出力端12c
に、光検出器30が接続されている。センサアレイ20
は、音波を検出するもので、光ファイバからなる複数の
センサ21−1,21−2,…と、その各センサ21−
1,21−2,…の先端及び後端に設けられた反射係数
の小さい複数のセミ反射器22−1,22−2,22−
3,…とで、構成されている。
【0007】図3は図2のタイミングチャートであり、
この図を参照しつつ図2の動作を説明する。
【0008】光源11から発生した連続光は、ブラッグ
セル12によって変換され、時間間隔T、及びパルス幅
dの周波数f1及びf2の2個のパルス列として入出力
端12bからセンサアレイ20へ送出される。センサア
レイ20では、セミ反射器22−1で第1の反射が起こ
り、同様に、他のセミ反射器22−2,22−3,…で
も順次反射が発生する。
【0009】各セミ反射器22−1,22−2,22−
3,…間の往復伝搬時間は、T秒となるように設定され
ているので、セミ反射器22−1での周波数f2のパル
スの反射波と、セミ反射器22−2での周波数f1のパ
ルスの反射波とが重なって、ブラッグセル12の入出力
端12bより出力端12cへ送出される。そして、光検
出器30により、干渉成分が検波され、電気出力に変換
される。この場合、周波数f2のパルスは干渉作用にお
ける参照光となり、周波数f1のパルスがセンサ21−
1のセンシング光となる。
【0010】例えば、センサ21−1に音波信号が印加
されていると、位相変化を生じ、周波数f1とf2の干
渉成分を周波数変調(FM)復調等の処理を施し、音波
情報を検出することになる。他のセンサ21−2,…以
後も、順次同様の動作で処理され、音波情報が検出され
ていく。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記構
成の光音響センサアレイシステムでは、各センサ21−
1,21−2,…の音波情報を検出した光パルスの内、
セミ反射器22−1,22−2間を1往復するものが、
その中間に存在するセンサ21−1の信号として処理さ
れ、さらに2往復以上(多重反射)する光パルスは、後
段のセンサ信号の中に漏れ込み、漏話が発生することに
なる。例えば、反射係数を1%とすると、2往復の多重
反射で40dB程度の漏話となって検出精度が低下する
という問題があり、それを解決することが困難であっ
た。
【0012】本発明は、前記従来技術が持っていた課題
として、センサ間の漏話によって検出精度が低下すると
う点について解決した光音響センサアレイシステムを提
供するものである。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明は、前記課題を解
決するために、センサアレイ中の伝搬光の位相変化か
ら、音波情報を検出する多チャネルの干渉型光音響セン
サアレイシステムにおいて、光源及び送受用カプラによ
って光パルスを送出すると共に、該送受用カプラによっ
て戻りパルスを受信分離するパルス発生手段と、センサ
アレイと、光検出手段とを、備えている。
【0014】ここで、センサアレイは、前記光パルスを
第1と第2の光パルスに分岐する分岐用カプラ、該第1
の光パルスの位相を光ファイバコイルで変化させて反射
体で反射するセンサ、該第1の光パルスを反射体で反射
するリファレンスファイバ、及び該第2の光パルスを所
定時間遅らせる遅延コイルを、複数個有している。光検
出手段は、前記送受用カプラで分離された戻りパルスに
対して遅延と周波数シフトを行う補償器、該戻りパルス
と補償器の出力光の結合を行う補償用カプラ、及び該補
償用カプラの出力光を検波して電気信号に変換する光検
出器を有している。
【0015】
【作用】本発明によれば、以上のように光音響センサア
レイシステムを構成したので、パルス発生手段で発生し
た光パルスがセンサアレイへ送られると、該センサアレ
イ内のセンサにより生じたセンシング光と、ファレンス
ファイバのリファレンス光とが、反射されて結合された
後、送受用カプラを介して光検出手段へ送られる。光検
出手段では、センサアレイからの戻りパルスにおけるセ
ンシング光とリファレンス光との干渉成分を検波して電
気信号に変換する。これにより、光パルスにおける多重
反射の影響が軽減され、センサ間の漏話が低減する。従
って、前記課題を解決できるのである。
【0016】
【実施例】図1は、本発明の一実施例を示す多チャネル
の干渉型光音響センサアレイシステムの構成図である。
【0017】この光音響センサアレイシステムは、光パ
ルスを送出すると共に戻りパルスを受信分離するパルス
発生手段40を備え、その入出力端側に、センサアレイ
50が接続され、さらにそのパルス発生手段40の出力
端側に、光検出手段60が接続されている。
【0018】パルス発生手段40は、制御信号CSに基
づきパルス幅dのコヒーレントな光パルスを発生する光
源41を有し、その出力側に、送受用カプラ42が接続
されている。送受用カプラ42は、光源41からの光パ
ルスを入出力端からセンサアレイ50へ送出すると共
に、該センサアレイ50からの戻りパルスを出力端から
光検出手段60へ送出する機能を有しているセンサアレ
イ50は、送受用カプラ42からの光パルスを第1と第
2の光パルスに分岐する複数の分岐用カプラ51−1,
51−2,…と、該第1の光パルスを分岐する複数のセ
ンサ用カプラ52−1,52−2,…,と、先端にミラ
ーと同等な完全反射体53aが付加されたファイバコイ
ルからなる複数のセンサ53−1,53−2,…と、先
端に完全反射体54aが付加された複数のリファレンス
ファイバ54−1,54−2,…と、該第2の光パルス
を所定時間遅らせる複数の遅延コイル55−1,55−
2,…とを、備えている。
【0019】このセンサアレイ50において、1段目の
分岐用カプラ51−1の入出力端は送受用カプラ42の
入出力端に接続され、該分岐用カプラ51−1の分岐側
の2つの入出力端の内、一方の入出力端には、センサ用
カプラ52−1を介してセンサ53−1及びリファレン
スファイバ54−1が接続されている。また、分岐用カ
プラ51−1の分岐側の他方の入出力端には、遅延コイ
ル55−1が接続されている。そして、この遅延コイル
55−1には、1段目と同様に、2段目の分岐用カプラ
51−2、センサ用カプラ52−2、センサ53−2、
リファレンスファイバ54−2、及び遅延コイル55−
2が接続され、さらにその後段に、3段目、4段目…等
が接続されている。
【0020】光検出手段60は、送受用カプラ42の出
力端からの戻りパルスを検出するもので、戻りパルスの
分岐、結合を行う補償用カプラ61,63と、戻りパル
スに対するT/2秒の遅延を施すと共に、例えば圧電子
との駆動によって光周波数のシフトを行う補償器62
と、戻りパルスの干渉成分を検波して電気信号に変換す
る光検出器64とを、備えている。
【0021】そして、送受用カプラ42の出力端に補償
用カプラ61の入力端が接続され、その2つの出力端の
内、一方の出力端が補償器62を介し補償用カプラ63
の入力端に接続され、他方の出力端が直接、該補償用カ
プラ63の入力端に接続されている。補償用カプラ63
の出力端は、光検出器64に接続されている。
【0022】図4は図1のタイミングチャートであり、
この図を参照しつつ図1の動作を説明する。
【0023】パルス発生手段40内の光源41は、制御
信号CSにより、パルス幅dのコヒーレントな光パルス
を発生する。この光パルスは、送受用カプラ42を介し
てセンサアレイ50内の1段目の分岐用カプラ51−1
へ送られ、その分岐用カプラ51−1で、第1と第2の
光パルスに分岐され、その第1の光パルスがセンサ用カ
プラ52−1へ、第2の光パルスが遅延コイル55−1
へそれぞれ送られる。分岐用カプラ51−1で分岐され
た第1の光パルスは、センサ用カプラ52−1で2つに
分岐され、その一方がセンサ53−1へ、他方がリファ
レンスファイバ54−1へそれぞれ送られる。センサ5
3−1は、ファイバコイルよりなり、印加された音信号
に応答し、屈折率及びファイバ長が変化し、光パルスの
位相を変化させる。このセンサ53−1を構成するファ
イバコイルの先端には、ミラーと同等な完全反射体53
aが付加されており、位相が変化した光パルスが該反射
体53aで反射されてセンサ用カプラ52−1へ戻され
る。センサ53−1のファイバコイル長は、往復伝搬遅
延がT/2秒となるように設定されている。
【0024】センサ用カプラ52−1に接続されたリフ
ァレンスファイバ54−1の先端には、完全反射体54
aが付加されており、該反射体54aで入射パルスを直
ちに反射させ、センサ用カプラ52−1へ戻す。
【0025】センサ53−1及びリファレンスファイバ
54−1からの戻りパルスは、センサ用カプラ52−1
で結合され、分岐用カプラ51−1、及び送受用カプラ
42を介して、光検出手段60内の補償用カプラ61に
入力される。この戻りパルスは、センサ53−1の反射
信号S1、及びリファレンスファイバ54−1の反射信
号R1等で形成されており、その戻りパルスが補償用カ
プラ61で2系統に分岐され、その一方の系統が直接、
補償用カプラ63へ送られ、他方の系統が補償器62を
介して該補償用カプラ63へ送られる。
【0026】補償器62では、T/2秒の遅延が施され
ると同時に、例えば圧電子との駆動により、光周波数の
シフトが行われ、そのシフト結果が補償用カプラ63へ
送られる。補償用カプラ63では、補償用カプラ61の
出力パルスと補償器62の出力パルスとを結合し、その
結合結果を光検出器64へ送る。光検出器64では、反
射信号S1とR1との干渉成分を検波して電気信号に変
換する。この電気信号に対してFM復調等を施せば、音
波情報が検出されることになる。
【0027】分岐用カプラ51−1の出力端に接続され
た遅延コイル55−1は、往復伝搬遅延がT秒となるよ
うに設定されている。そのため、分岐用カプラ51−1
で分岐された第2の光パルスは、遅延コイル55−1で
T秒遅延された後、2段目の分岐用カプラ51−2へ送
られ、前記と同様の動作により、音波情報が検出されて
いく。以下、3段目、4段目、…と順次音波情報が検出
されていく。
【0028】以上のように、本実施例では次のような利
点を有している。 (a) センサ53−1,53−2,…によるセンシン
グ光と、リファレンスファイバ54−1,54−2,…
によるリファレンス光(参照光)とを、センサ用カプラ
52−1,52−2,…,で結合し、送受用カプラ42
を介して光検出手段60へ送出するため、光パルスの多
重反射の影響が極力軽減され、それによってセンサ53
−1,53−2,…間の漏話が軽減される。
【0029】(b) 干渉時において同一光源41から
発生した同一の光パルスを利用しているので、例えば光
源41のコヒーレンス性の悪さにより発生する位相ノイ
ズ(雑音)が、極力軽減される。
【0030】(c) アレイ方式として多チャネル構成
に適しているため、ソーナのような水中音響センサアレ
イ等として種々の応用が可能である。
【0031】なお、本発明は上記実施例に限定されず、
種々の変形が可能である。その変形例としては、例えば
次のようなものがある。
【0032】(i) 図1では、制御信号CSにより光
源41から光パルスを出力するようにしたが、図2に示
すように光源11の出力側にブラッグセル12を設け、
そのブラッグセル12を制御信号CSによって制御し、
該ブラッグセル12から発生した光パルスを図1の送受
用カプラ42を介してセンサアレイ50側へ送出する構
成にしても、上記実施例とほぼ同様の利点が得られる。 (ii) 図1に示すセンサアレイ50は、例えば、分岐
用カプラ51−1,51−2,…とセンサ用カプラ52
−1,52−2,…とを一体にする等、他の構成に変更
してもよい。同様に、光検出手段60を他の構成に変更
してもよい。
【0033】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、各センサとリファレンスファイバとを分離し、そ
れらによってセンシング光及びリファレンス光を反射さ
せ、該反射光を結合して送受用カプラを介して光検出手
段へ送出するようにしたので、光パルスにおける多重反
射の影響が小さくなり、センサ間の漏話が軽減される。
さらに、干渉時においてパルス発生手段内の同一光源か
ら発生した光パルスを利用しているので、位相ノイズを
低減できる。従って、検出精度を向上でき、水中音響セ
ンサアレイ等の種々の用途に応用できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例を示す光音響センサアレイシス
テムの構成図である。
【図2】従来の光音響センサアレイシステムの構成図で
ある。
【図3】図2のタイミングチャートである。
【図4】図1のタイミングチャートである。
【符号の説明】
40 パルス発生手段 41 光源 42 送受用カプラ 50 センサアレイ 51−1,51−2 分岐用カプラ 52−1,52−2 センサ用カプラ 53−1,53−2 センサ 53a 反射体 54−1,54−2 リファレンスファイバ 54a 反射体 55−1,55−2 遅延コイル 60 光検出手段 61,63 補償用カプラ 62 補償器 64 光検出器

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 光源及び送受用カプラによって光パルス
    を送出すると共に、該送受用カプラによって戻りパルス
    を受信分離するパルス発生手段と、 前記光パルスを第1と第2の光パルスに分岐する分岐用
    カプラ、該第1の光パルスの位相を光ファイバコイルで
    変化させて反射体で反射するセンサ、該第1の光パルス
    を反射体で反射するリファレンスファイバ、及び該第2
    の光パルスを所定時間遅らせる遅延コイルを、複数個有
    するセンサアレイと、 前記送受用カプラで分離された戻りパルスに対して遅延
    と周波数シフトを行う補償器、該戻りパルスと補償器の
    出力光の結合を行う補償用カプラ、及び該補償用カプラ
    の出力光を検波して電気信号に変換する光検出器を有す
    る光検出手段とを、 備えたことを特徴とする光音響センサアレイシステム。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11110673A (ja) * 1997-07-31 1999-04-23 Litton Syst Inc 非音響型光圧力センサーまたは非音響型光圧力センサーのtdm(時分割多重送信)アレイを用いた圧力計測装置とその方法
JP2008082921A (ja) * 2006-09-28 2008-04-10 Oki Electric Ind Co Ltd 光ファイバセンサシステム
JP2018036107A (ja) * 2016-08-30 2018-03-08 沖電気工業株式会社 干渉型光ファイバセンサ
KR102459369B1 (ko) * 2022-03-18 2022-10-26 국방과학연구소 광빗 기반의 수중 음향 탐지 장치 및 그 방법

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11110673A (ja) * 1997-07-31 1999-04-23 Litton Syst Inc 非音響型光圧力センサーまたは非音響型光圧力センサーのtdm(時分割多重送信)アレイを用いた圧力計測装置とその方法
JP2008082921A (ja) * 2006-09-28 2008-04-10 Oki Electric Ind Co Ltd 光ファイバセンサシステム
JP2018036107A (ja) * 2016-08-30 2018-03-08 沖電気工業株式会社 干渉型光ファイバセンサ
KR102459369B1 (ko) * 2022-03-18 2022-10-26 국방과학연구소 광빗 기반의 수중 음향 탐지 장치 및 그 방법

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