JPH07218272A - 光ファイバ伝送路形センサ - Google Patents

光ファイバ伝送路形センサ

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JPH07218272A
JPH07218272A JP6325734A JP32573494A JPH07218272A JP H07218272 A JPH07218272 A JP H07218272A JP 6325734 A JP6325734 A JP 6325734A JP 32573494 A JP32573494 A JP 32573494A JP H07218272 A JPH07218272 A JP H07218272A
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main
optical axis
light
sensor
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Markus Meier
マイアー マルクス
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ABB Research Ltd Sweden
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ABB RES Ltd
ABB Research Ltd Sweden
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    • G—PHYSICS
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 変調器を備えた光ファイバ伝送路形センサに
おいて、簡単に信号評価を行えるようする。 【構成】 光源１から光がフィードライン光ファイバ２
へ入力結合される。第１のスプライス個所３で光は第１
の参照光ファイバ４へ導かれ、その主軸はフィードライ
ン光ファイバ２に対し４５゜だけ回転されている。第２
のスプライス個所５で光は第２の参照光ファイバ６へ達
し、その主軸は第１の参照光ファイバに関して９０゜だ
け回転されている。第３のスプライス個所７において光
は低複屈折性の光ファイバ８へ入力結合され、このファ
イバ８は最初はλ／４ライトガイドループ９を成し後で
光学センサ１０を成す。第１の参照光ファイバ４と結合
された位相変調器Ｍを用いて、光の位相偏差を静的また
は動的に制御できる。

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伝送路形セン
サに関する。この場合、光ファイバ伝送路形センサは光
源を有しており、該光源は、第１の参照光ファイバと、
第２の参照光ファイバと、λ／４遅延装置とを介して光
学センサと光学的に結合されており、前記第１の参照光
ファイバは偏光特性を保存し高複屈折性であって、第１
の主光軸およびこれと直交する第２の主光軸を有し、第
１の主光軸では第２の主光軸におけるよりも光の伝播速
度が速く、前記第２の参照光ファイバは偏光特性を保存
し高複屈折性であって、第１の主光軸およびこれと直交
する第２の主光軸を有し、第１の主光軸では第２の主光
軸におけるよりも光の伝播速度が速く、少なくとも１つ
の位相変調器が設けられており、該位相変調器は前記の
第１または第２の両参照光ファイバの一方と作用接続さ
れている。
【０００２】
【従来の技術】請求項１の上位概念とともに本発明は、
Roland Stierlin, Faseroptische Sensoren, Bulletin
SEV/VSE 82 (1991), p.21-29 により知られているよう
な従来技術に関連している。そこにおいて第８図に関連
して述べられているサニャック−センサ形式の場合、直
線偏光されたレーザ光が平行に２つのＨＢ（高複屈折
性）光ファイバ中をセンサヘッドまで導かれ、そこから
互いに逆方向に２つのλ／４板を介してセンサファイバ
中へ導かれる。これら両方のλ／４板は個々のＨＢファ
イバにおける直線偏光の方向に対し４５゜にあり、した
がって両側から右回り円偏光された光がセンサファイバ
に到達する。センサファイバは撚られたＬＢ（低複屈折
性）グラスファイバである。それぞれ２番目のλ／４板
を通過した後、光はふたたび直線偏光状態に再変換され
る。この場合、出射光の偏光方向は入射光の偏光方向と
平行である。光は両方のＨＢグラスファイバを介してフ
ィードバックされ、第１の分岐路における送信−評価ユ
ニットで１つにまとめられ、第２の分岐路における入射
側偏光子を介して入射光路から出力結合される。このよ
うなサニャック電流センサにより、両方の光ビームの位
相差が干渉の形成により測定される。ＨＢグラスファイ
バ中に、たとえばＨＢグラスファイバの巻回部分を圧電
素子に接着することにより位相変調器が設けられてお
り、この位相変調器により両方の光ビームが位相変調さ
れる。右回りの光ビームと左回りの光ビームは同じ時点
に変調器を通過しないことで生じる伝播時間の差によ
り、両方の光ビームの位相は同期的には変調されない。
干渉信号の周期的な変化を分析することにより、変調周
波数の直流成分と交流成分が供給され、これらの成分は
比の形成と高調波により評価される。センサファイバの
長さは、位相変調の強さと周波数にマッチングされる。
互いに独立した２つの光ビームのうちの一方は他方に対
する参照として用いられる。
【０００３】このようなセンサ形式の場合には信号評価
に著しくコストがかかる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】したがって本発明の課
題は、冒頭で述べた形式の変調器を備えた光ファイバ伝
送路形センサにおいて、簡単に信号を評価できるように
することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明によればこの課題
は、第１の参照光ファイバは前記第２の参照光ファイバ
と同じ長さを有しており、かつ該第２の参照光ファイバ
と９０゜だけ回転されて光学的に結合されており、該光
学的結合は、前記第１の参照光ファイバの第１の主光軸
が前記第２の参照光ファイバの第２の主光軸と結合さ
れ、前記第１の参照光ファイバの第２の主光軸が前記第
２の参照光ファイバの第１の主光軸と結合されるように
して行われることにより解決される。
【０００６】
【発明の利点】本発明の利点は、光源からグラスファイ
バセンサへ至る光伝送区間が著しく簡単に構成されてい
る点にある。その際、撚られたファイバコイルの温度に
依存する回転を補償できる。
【０００７】次に、実施例に基づき本発明を詳細に説明
する。
【０００８】
【実施例の説明】単色光源１たとえばレーザダイオード
から単色光が図示されていないモノクロメータを介し
て、偏光特性を保存し高複屈折性のいわゆるＨＢ光ファ
イバつまりガイドグラスファイバ２へ入力結合される。
このグラスファイバは２つの主光軸を有しており、すな
わち第１の主光軸およびこれと直交する第２の主光軸を
有する。フィードライン光ファイバ２の第１の主光軸に
おいては、第２の主光軸におけるよりも光の伝播速度は
速い。光源１から入力結合すべき光の偏光方向は、フィ
ードライン光ファイバ２の両方の主光軸と平行である。
【０００９】光学的な結合個所つまりスプライス個所３
においてフィードライン光ファイバ２は、偏光特性を保
存し高複屈折性のＨＢ光ファイバすなわち第１の参照光
ファイバ４と継ぎ合わされている。この光ファイバは、
第１の主光軸およびこれと直交する第２の主光軸を有し
ており、その際、第１の参照光ファイバ４の両主光軸は
フィードライン光ファイバ２の両主光軸に対し４５゜だ
け回転されている。さらに別のスプライス個所５におい
て第１の参照光ファイバ４は、構造的に同じである第２
の参照光ファイバ６と継ぎ合わされているが、この場合
には第１の参照光ファイバ４の両主光軸は第２の参照光
ファイバ６の両主光軸に対し９０゜だけ回転されてい
る。第１の参照光ファイバ４は、第２の参照光ファイバ
６と等しい長さを有する。
【００１０】第３のスプライス個所７において、第２の
参照光ファイバ６は低複屈折性のいわゆるＬＢ光ファイ
バつまり光ファイバ８と光学的に継ぎ合わされている。
この光ファイバ８は最初は１つのλ／４ライトガイドル
ープ９を成しており、その後で複数のループにおいて光
学センサないしファラデーセンサを成している。このセ
ンサは、センサループ１０の内部空間における図示され
ていない電流ケーブルを通って流れる電流を検出する。
光ファイバ８の出射側１１を、偏光計または別の変調器
あるいはＨＢ光ファイバと光学的に結合できる（図示せ
ず）。
【００１１】参照番号１２で、光源１から出射されフィ
ードライン光ファイバ２の一方の主軸と平行である光の
振動面が示されている。参照番号１３で、スプライス個
所３の出射側における光の振動面が示されている。スプ
ライス個所３において相互に結合されている両方のＨＢ
光ファイバ２，４はそれらの主軸方向に関して互いに４
５゜だけ回転されているので、同じ振幅の光は偏光特性
を保存する両方の主軸へ入力結合される。参照番号１４
ないし１５で、スプライス個所５と７における光の振動
面が示されている。
【００１２】第１の参照光ファイバ４の長さｌに応じ
て、光を不定の状態におくことができ、つまり部分的に
コヒーレントであるように、あるいはインコヒーレント
であるようにすることができる。スプライス個所５にお
いて両方の主軸の役割が交替させらるので、スプライス
個所７において第１の参照光ファイバ４の入射側からの
各偏光成分は実際に同じ光路を通過することになり、つ
まり両方の偏光成分は再びコヒーレントになる。相対的
な位相は精確にはわからず、つまりこれは第１と第２の
両参照光ファイバ４，６における非対称性に依存し、す
なわち温度変動と製造偏差に依存する。
【００１３】位相変調器Ｍを用いることで、直流成分に
より静的にまたは所定の周波数で動的に位相偏差を制御
できる。
【００１４】両方の偏光成分がλ／４ライトガイドルー
プ９へ入射される際、一方の成分は右回り円偏光された
ものに、他方の成分は左回り円偏光されたものに変換さ
れる。第２の参照光ファイバ６の両方の偏光成分間の相
対的位相−これは位相変調器Ｍを用いて制御できる−に
より、直線偏光の位置つまり右向きと左向きに円偏光さ
れた各成分の和が、光ファイバ８の入射側で求められ
る。
【００１５】本発明による光ファイバ伝送路形センサ
は、ＬＢ光ファイバ８の入射側における偏光調整素子と
して使用可能である。位相変調器Ｍの直流成分により制
御が行われる。弱い周波数変調により、偏光方向をいっ
そう良好に求めることができる。強い周波数変調によ
り、ファラデー変調の位相変調が行われる。
【００１６】光ファイバ伝送路形センサを第２の参照光
ファイバ６の出射側において（光成分の逆の順序で）使
用すれば、いかなる偏光方向が光ファイバ８の出射側１
１において図示されていない偏光計に対称に到達してい
るかを求めることができる。
【００１７】２つの位相変調器Ｍ（図示せず）を用いる
ことで、センサ光ファイバ１０のコイルの伝送マトリク
スを求めることができる。
【００１８】λ／４ライトガイドループ９の代わりにた
とえばλ／４遅延板を使用できるのは自明である。さら
に、センサ光ファイバ１０の代わりに中空でない光学セ
ンサを用いてもよい。
【００１９】
【発明の効果】本発明によれば、変調器を備えた光ファ
イバ伝送路形センサにおいて簡単に信号を評価できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】光源からＨＢ光ファイバを介してセンサファイ
バへ至る光伝送路の略図である。
【符号の説明】
１ 光源 ２ フィードライン光ファイバ ３，５，７ スプライス個所 ４，６ 参照光ファイバ ８ ＬＢ光ファイバ ９ λ／４遅延装置 １０ センサ光ファイバ

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 光源（１）を有しており、該光源は、第
    １の参照光ファイバ（４）と、第２の参照光ファイバ
    （６）と、λ／４遅延装置（９）とを介して光学センサ
    （１０）と光学的に結合されており、 前記第１の参照光ファイバ（４）は偏光特性を保存し高
    複屈折性であって、第１の主光軸およびこれと直交する
    第２の主光軸を有し、第１の主光軸では第２の主光軸に
    おけるよりも光の伝播速度が速く、 前記第２の参照光ファイバ（６）は偏光特性を保存し高
    複屈折性であって、第１の主光軸およびこれと直交する
    第２の主光軸を有し、第１の主光軸では第２の主光軸に
    おけるよりも光の伝播速度が速く、 少なくとも１つの位相変調器（Ｍ）が設けられており、
    該位相変調器は前記の第１または第２の両参照光ファイ
    バ（４，６）の一方と作用結合されている、光ファイバ
    伝送路形センサにおいて、 前記第１の参照光ファイバ（４）は前記第２の参照光フ
    ァイバ（６）と同じ長さを有しており、かつ該第２の参
    照光ファイバと９０゜だけ回転されて光学的に結合され
    ており、 該光学的結合は、前記第１の参照光ファイバ（４）の第
    １の主光軸が前記第２の参照光ファイバ（６）の第２の
    主光軸と結合され、前記第１の参照光ファイバ（４）の
    第２の主光軸が前記第２の参照光ファイバ（６）の第１
    の主光軸と結合されるようにして行われることを特徴と
    する、光ファイバ伝送路形センサ。
  2. 【請求項２】 偏光特性を保存する高複屈折性のフィー
    ドライン光ファイバ（２）が設けられており、該ガイド
    光ファイバは第１の主光軸およびこれと直交する第２の
    主光軸を有しており、前記フィードライン光ファイバ
    （２）の第１の主光軸では第２の主光軸におけるよりも
    光の伝播速度が速く、 前記フィードライン光ファイバ（２）を介して前記光源
    （１）は、前記第１の参照光ファイバ（４）と該参照光
    ファイバの第１および第２の主光軸に関して４５゜だけ
    回転されて光学的に結合されており、 該光学的結合は、前記第１の参照光ファイバ（４）の第
    １および第２の主光軸が、前記フィードライン光ファイ
    バ（２）の第１および第２の主光軸と４５゜の角度を成
    すようにして行われる、請求項１記載の光ファイバ伝送
    路形センサ。
  3. 【請求項３】 前記λ／４遅延装置（９）は低複屈折性
    の光ファイバ（８）のλ／４ループである、請求項１記
    載の光ファイバ伝送路形センサ。
  4. 【請求項４】 前記λ／４遅延装置（９）は前記第２の
    参照光ファイバ（６）と光学的に結合されている、請求
    項１〜３のいずれか１光記載の光ファイバ伝送路形セン
    サ。
  5. 【請求項５】 前記のλ／４遅延装置（９）と光学セン
    サ（１０）は低複屈折性のただ１つの光ファイバから成
    る、請求項１〜４のいずれか１光記載の光ファイバ伝送
    路形センサ。
JP6325734A 1993-12-29 1994-12-27 光ファイバ伝送路形センサ Pending JPH07218272A (ja)

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DE4344856.9 1993-12-29
DE4344856A DE4344856A1 (de) 1993-12-29 1993-12-29 Faseroptischer Transmissionssensor mit Modulator

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