JPH09229718A - 干渉型光ファイバセンサの変調・復調方法 - Google Patents
干渉型光ファイバセンサの変調・復調方法Info
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- JPH09229718A JPH09229718A JP3948496A JP3948496A JPH09229718A JP H09229718 A JPH09229718 A JP H09229718A JP 3948496 A JP3948496 A JP 3948496A JP 3948496 A JP3948496 A JP 3948496A JP H09229718 A JPH09229718 A JP H09229718A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 復調出力が大きく、光ファイバセンサの光路
差等で復調感度が影響を受けず、また復調処理に高帯域
を必要としない干渉型光ファイバセンサの変調・復調方
法。 【解決手段】 送信側では、２つに分岐されたレーザ光
の一方がセンシングファイバ２１によって位相変調がな
された光と、分岐光の他方がリファレンスファイバ２３
と周波数シフタ２２の直列通過路によって周波数シフト
のなされた参照光とを合成した干渉光を送信し、受信側
では、上記干渉光を受信して電気信号に変換し（３）、
この電気信号に一対の基準信号cosω1(t)、sinω1(t)を
混合し（４１ａ，４１ｂ）、この一対の被混合信号がＬ
ＰＦ４２ａ，４２ｂを通過した一対の各包絡線信号に、
この一対の他方の包絡線信号の微分信号（４３ａ，４３
ｂ）をそれぞれ乗算し（４４ａ，４４ｂ）、この一対の
乗算結果間の差を求め（４５）、この差を積分処理して
（４６）、復調信号を得る方法。
差等で復調感度が影響を受けず、また復調処理に高帯域
を必要としない干渉型光ファイバセンサの変調・復調方
法。 【解決手段】 送信側では、２つに分岐されたレーザ光
の一方がセンシングファイバ２１によって位相変調がな
された光と、分岐光の他方がリファレンスファイバ２３
と周波数シフタ２２の直列通過路によって周波数シフト
のなされた参照光とを合成した干渉光を送信し、受信側
では、上記干渉光を受信して電気信号に変換し（３）、
この電気信号に一対の基準信号cosω1(t)、sinω1(t)を
混合し（４１ａ，４１ｂ）、この一対の被混合信号がＬ
ＰＦ４２ａ，４２ｂを通過した一対の各包絡線信号に、
この一対の他方の包絡線信号の微分信号（４３ａ，４３
ｂ）をそれぞれ乗算し（４４ａ，４４ｂ）、この一対の
乗算結果間の差を求め（４５）、この差を積分処理して
（４６）、復調信号を得る方法。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は干渉型光ファイバセ
ンサの変調・復調方法に関するものである。
ンサの変調・復調方法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ものがあった。 文献：アイイイイ ジャーナル オブ クォンタム エ
レクトロニクス（IEEEJOURNAL OF QUANTUM ELECTRONICS
）VOL.QE-18，NO.10，OCTOBER 1982（米）A.Dandridg
e,A.B.Tveten,and T.G.Giallorenzi“Homodyne Demodul
ation Scheme for Fiber Optic Sensors Using Phase G
enerated Carrier ”p.1647-1653 光ファイバセンサにおいて、レーザ光の位相変化を検出
する干渉法の１つにパッシブホモダイン方式がある。図
２は、前記文献に記載された従来のパッシブホモダイン
方式による干渉型光ファイバセンサの変調・復調方法を
説明する図である。
例えば、次のような文献に記載されものがあった。 文献：アイイイイ ジャーナル オブ クォンタム エ
レクトロニクス（IEEEJOURNAL OF QUANTUM ELECTRONICS
）VOL.QE-18，NO.10，OCTOBER 1982（米）A.Dandridg
e,A.B.Tveten,and T.G.Giallorenzi“Homodyne Demodul
ation Scheme for Fiber Optic Sensors Using Phase G
enerated Carrier ”p.1647-1653 光ファイバセンサにおいて、レーザ光の位相変化を検出
する干渉法の１つにパッシブホモダイン方式がある。図
２は、前記文献に記載された従来のパッシブホモダイン
方式による干渉型光ファイバセンサの変調・復調方法を
説明する図である。
【０００３】図２において、１ＡはＦＭ変調レーザ光
源、２Ａは従来の干渉型光ファイバセンサ、３は光／電
気信号変換器（以下Ｏ／Ｅ変換器という）、４Ａは従来
の位相復調器、５は光伝送路である。またＦＭ変調レー
ザ光源１Ａと干渉型光ファイバセンサ２Ａは送信側に、
Ｏ／Ｅ変換器３と位相復調器４Ａは受信側に設けられ
る。送信側のＦＭ変調レーザ光源１Ａは、変調角周波数
がω0 の正弦波信号を出力するＦＭ信号発生器１２と、
このＦＭ信号発生器１２の出力信号を入力して、変調周
波数ω0 ／２πでＦＭ変調されたレーザ光を出力するレ
ーザ光源１１とを含んでいる。そしてレーザ光源１１か
ら出力されたＦＭ変調レーザ光は干渉型光ファイバセン
サ２Ａへ入力される。
源、２Ａは従来の干渉型光ファイバセンサ、３は光／電
気信号変換器（以下Ｏ／Ｅ変換器という）、４Ａは従来
の位相復調器、５は光伝送路である。またＦＭ変調レー
ザ光源１Ａと干渉型光ファイバセンサ２Ａは送信側に、
Ｏ／Ｅ変換器３と位相復調器４Ａは受信側に設けられ
る。送信側のＦＭ変調レーザ光源１Ａは、変調角周波数
がω0 の正弦波信号を出力するＦＭ信号発生器１２と、
このＦＭ信号発生器１２の出力信号を入力して、変調周
波数ω0 ／２πでＦＭ変調されたレーザ光を出力するレ
ーザ光源１１とを含んでいる。そしてレーザ光源１１か
ら出力されたＦＭ変調レーザ光は干渉型光ファイバセン
サ２Ａへ入力される。
【０００４】干渉型光ファイバセンサ２Ａは、光ファイ
バに音波信号や磁気信号等のセンシング信号が印加され
ることによりファイバ内の伝播光に位相変調がなされる
センシングファイバ２１と、このセンシングファイバ２
１とは光路差のある参照光を得るためのリアレンズファ
イバ２３とを含んでいる。そして干渉型光ファイバセン
サ２Ａは、入力光を２つに分岐して、この分岐光をそれ
ぞれセンシングファイバ２１とリファレンスファイバ２
３の一端より入力し、その他端よりそれぞれ出力される
位相変調を受けた光と参照光とを合成することにより得
られた干渉光を出力し、この干渉光を光伝送路５を介し
て受信側のＯ／Ｅ変換器３へ伝送する。
バに音波信号や磁気信号等のセンシング信号が印加され
ることによりファイバ内の伝播光に位相変調がなされる
センシングファイバ２１と、このセンシングファイバ２
１とは光路差のある参照光を得るためのリアレンズファ
イバ２３とを含んでいる。そして干渉型光ファイバセン
サ２Ａは、入力光を２つに分岐して、この分岐光をそれ
ぞれセンシングファイバ２１とリファレンスファイバ２
３の一端より入力し、その他端よりそれぞれ出力される
位相変調を受けた光と参照光とを合成することにより得
られた干渉光を出力し、この干渉光を光伝送路５を介し
て受信側のＯ／Ｅ変換器３へ伝送する。
【０００５】受信側のＯ／Ｅ変換器３は、干渉型光ファ
イバセンサ２Ａから伝送された干渉光を受信して電気信
号に変換して出力するが、この出力信号Ｉは次の（１）
式のようになる。 Ｉ＝Ａ＋Ｂcos｛Ｃcosω0ｔ＋φ(t)｝ …（１） ここでＡ，ＢはＯ／Ｅ変換器３への入力光パワーなどに
依存する定数、Ｃはレーザの周波数変調指数と干渉型光
ファイバ２Ａの光路差に依存する定数、ω0 はＦＭ変調
信号発生器１２の発生信号の角周波数、φ(t) は干渉型
光ファイバセンサ２Ａによって感知された変調信号であ
る。上記（１）式をベッセル関数を使って展開すると次
の（２）式が得られる。
イバセンサ２Ａから伝送された干渉光を受信して電気信
号に変換して出力するが、この出力信号Ｉは次の（１）
式のようになる。 Ｉ＝Ａ＋Ｂcos｛Ｃcosω0ｔ＋φ(t)｝ …（１） ここでＡ，ＢはＯ／Ｅ変換器３への入力光パワーなどに
依存する定数、Ｃはレーザの周波数変調指数と干渉型光
ファイバ２Ａの光路差に依存する定数、ω0 はＦＭ変調
信号発生器１２の発生信号の角周波数、φ(t) は干渉型
光ファイバセンサ２Ａによって感知された変調信号であ
る。上記（１）式をベッセル関数を使って展開すると次
の（２）式が得られる。
【０００６】
【数１】
【０００７】図３は図２のＯ／Ｅ変換器出力のスペクト
ル概念図であり、上記（２）式のスペクトルを概念的に
示したものである。図３においては、前記ＦＭ変調信号
発生器１２の発生信号の角周波数ω0 の奇数倍、偶数倍
のキャリア周波数の周りに２種類の互に直交する包絡線
sinφ(t)、cosφ(t)のスペクトルが交互に現れている。
図３のようなスペクトルを有するＯ／Ｆ変換器３の出力
信号は位相復調器４Ａに供給される。
ル概念図であり、上記（２）式のスペクトルを概念的に
示したものである。図３においては、前記ＦＭ変調信号
発生器１２の発生信号の角周波数ω0 の奇数倍、偶数倍
のキャリア周波数の周りに２種類の互に直交する包絡線
sinφ(t)、cosφ(t)のスペクトルが交互に現れている。
図３のようなスペクトルを有するＯ／Ｆ変換器３の出力
信号は位相復調器４Ａに供給される。
【０００８】位相復調器４Ａは、乗算器４１ａ，４１
ｂ、低域濾波フィルタ（以下ＬＰＦという）４２ａ，４
２ｂ、微分器４３ａ，４３ｂ、乗算器４４ａ，４４ｂ、
減算器４５及び積分器４６を含んでいる。位相復調器４
Ａは、Ｏ／Ｅ変換器３からの入力信号を乗算器４１ａと
４１ｂの入力の一方にそれぞれ供給し、これらの入力の
他方には、cosω0ｔとcos２ω0ｔの信号をそれぞれ供給
する。乗算器４１ａ，４１ｂによりそれぞれ上記２つの
入力信号が乗算され（機能的には２つの入力信号が混合
されることと等価である）、その乗算結果がそれぞれＬ
ＰＦ４２ａ，４２ｂにより低域濾波処理されることによ
って、（２）式が有する無数のキャリアから２種類の互
いに直交する包絡線信号ＢＪ1(C)sinφ(t) とＢＪ2(C)c
osφ(t) が抽出される。
ｂ、低域濾波フィルタ（以下ＬＰＦという）４２ａ，４
２ｂ、微分器４３ａ，４３ｂ、乗算器４４ａ，４４ｂ、
減算器４５及び積分器４６を含んでいる。位相復調器４
Ａは、Ｏ／Ｅ変換器３からの入力信号を乗算器４１ａと
４１ｂの入力の一方にそれぞれ供給し、これらの入力の
他方には、cosω0ｔとcos２ω0ｔの信号をそれぞれ供給
する。乗算器４１ａ，４１ｂによりそれぞれ上記２つの
入力信号が乗算され（機能的には２つの入力信号が混合
されることと等価である）、その乗算結果がそれぞれＬ
ＰＦ４２ａ，４２ｂにより低域濾波処理されることによ
って、（２）式が有する無数のキャリアから２種類の互
いに直交する包絡線信号ＢＪ1(C)sinφ(t) とＢＪ2(C)c
osφ(t) が抽出される。
【０００９】ＬＰＦ４２ａの出力信号は微分器４３ａの
入力と乗算器４４ｂの一方の入力に供給され、ＬＰＦ４
２ｂの出力信号は微分器４３ｂの入力と乗算器４４ａの
一方の入力に供給される。乗算器４４ａは微分器４３ａ
の出力とＬＰＦ４２ｂの出力とを乗算し、その乗算結果
を減算器４５に供給し、乗算器４４ｂは微分器４３ｂの
出力とＬＰＦ４２ａの出力とを乗算し、その乗算結果を
減算器４５に供給する。そして減算器４５により乗算器
４４ｂの乗算結果から乗算器４４ａの乗算結果が減算さ
れ、この減算結果の差が積分器４６により積分処理され
ることによって次の（３）式の形で位相復調信号ＤＭ1
が得られる。 ＤＭ1 ＝Ｂ2Ｊ1(C)Ｊ2 (C)φ(t) …（３） 上記（３）式のなかに、干渉型光ファイバセンサ２Ａに
よって感知された変調信号φ(t) が含まれていること
が、送信側の変調信号が受信側で復調されたことを示し
ている。
入力と乗算器４４ｂの一方の入力に供給され、ＬＰＦ４
２ｂの出力信号は微分器４３ｂの入力と乗算器４４ａの
一方の入力に供給される。乗算器４４ａは微分器４３ａ
の出力とＬＰＦ４２ｂの出力とを乗算し、その乗算結果
を減算器４５に供給し、乗算器４４ｂは微分器４３ｂの
出力とＬＰＦ４２ａの出力とを乗算し、その乗算結果を
減算器４５に供給する。そして減算器４５により乗算器
４４ｂの乗算結果から乗算器４４ａの乗算結果が減算さ
れ、この減算結果の差が積分器４６により積分処理され
ることによって次の（３）式の形で位相復調信号ＤＭ1
が得られる。 ＤＭ1 ＝Ｂ2Ｊ1(C)Ｊ2 (C)φ(t) …（３） 上記（３）式のなかに、干渉型光ファイバセンサ２Ａに
よって感知された変調信号φ(t) が含まれていること
が、送信側の変調信号が受信側で復調されたことを示し
ている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来の干
渉型光ファイバセンサの変調・復調方法においては、復
調に用いる高調波成分以外の包絡線はフィルタリング処
理によって切り捨てられるため、エネルギー効率が悪い
という問題点があった。また従来技術では、すべての高
調波成分がベッセル関数を係数として持つため、ベッセ
ル関数の値、つまりレーザの周波数変調指数と干渉型光
ファイバセンサの光路差によって復調感度が左右されて
しまう問題点があった。さらに従来技術では、キャリア
周波数の基本成分以外に第２高調波成分（cos２ω0ｔ
）のミキシングを要し、復調処理が高帯域となる問題
点があった。
渉型光ファイバセンサの変調・復調方法においては、復
調に用いる高調波成分以外の包絡線はフィルタリング処
理によって切り捨てられるため、エネルギー効率が悪い
という問題点があった。また従来技術では、すべての高
調波成分がベッセル関数を係数として持つため、ベッセ
ル関数の値、つまりレーザの周波数変調指数と干渉型光
ファイバセンサの光路差によって復調感度が左右されて
しまう問題点があった。さらに従来技術では、キャリア
周波数の基本成分以外に第２高調波成分（cos２ω0ｔ
）のミキシングを要し、復調処理が高帯域となる問題
点があった。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明に係る干渉型光フ
ァイバセンサの変調・復調方法は、送信側では、レーザ
光源から入力するレーザ光を２つに分岐し、この分岐光
の一方はセンシングファイバを通過させると共にこのフ
ァイバにセンシング信号が印加されることにより通過光
に位相変調がなされた光を出力し、また上記分岐光の他
方はリファレンスファイバと周波数シフタの直列通過路
を通過させることにより通過光に所定周波数のシフトが
なされた参照光を出力し、上記出力された被変調光と参
照光を合成した干渉光を送信し、受信側では、上記送信
された干渉光を受信して電気信号に変換し、この変換さ
れた電気信号に対して、上記周波数シフタのシフト周波
数と同一周波数で直交する一対の基準信号をそれぞれ混
合し、この一対の被混合信号をそれぞれ低域濾波処理す
ることにより上記電気信号より直交する一対の包絡線信
号を抽出し、この抽出された一対の各包絡線信号とこの
一対の他方の包絡線信号の微分信号とをそれぞれ乗算
し、この乗算により得られた一対の乗算結果間の差を求
め、この差を積分処理することにより上記位相変調信号
を復調するものである。
ァイバセンサの変調・復調方法は、送信側では、レーザ
光源から入力するレーザ光を２つに分岐し、この分岐光
の一方はセンシングファイバを通過させると共にこのフ
ァイバにセンシング信号が印加されることにより通過光
に位相変調がなされた光を出力し、また上記分岐光の他
方はリファレンスファイバと周波数シフタの直列通過路
を通過させることにより通過光に所定周波数のシフトが
なされた参照光を出力し、上記出力された被変調光と参
照光を合成した干渉光を送信し、受信側では、上記送信
された干渉光を受信して電気信号に変換し、この変換さ
れた電気信号に対して、上記周波数シフタのシフト周波
数と同一周波数で直交する一対の基準信号をそれぞれ混
合し、この一対の被混合信号をそれぞれ低域濾波処理す
ることにより上記電気信号より直交する一対の包絡線信
号を抽出し、この抽出された一対の各包絡線信号とこの
一対の他方の包絡線信号の微分信号とをそれぞれ乗算
し、この乗算により得られた一対の乗算結果間の差を求
め、この差を積分処理することにより上記位相変調信号
を復調するものである。
【００１２】上記の干渉型光ファイバセンサの変調・復
調方法によって、復調出力は従来よりも１割以上増加
し、復調出力にベッセル関数を係数として持たないので
復調感度が干渉型光ファイバセンサの光路差等の影響受
けず、また復調におけるミキシング処理に第２高調波な
どの高帯域を必要としない。
調方法によって、復調出力は従来よりも１割以上増加
し、復調出力にベッセル関数を係数として持たないので
復調感度が干渉型光ファイバセンサの光路差等の影響受
けず、また復調におけるミキシング処理に第２高調波な
どの高帯域を必要としない。
【００１３】
【発明の実施の形態】図１は本発明の干渉型光ファイバ
の変調・復調方法を説明する図である。図１において、
１はレーザ光源、２は本発明の干渉型光ファイバセンサ
であり、センシングファイバ２１、周波数シフタ２２及
びリファレンスファイバ２３を含んでいる。３は図２と
同じＯ／Ｅ変換器、４は本発明の位相復調器であり、内
部構成は図２の位相復調器４Ａと同じであるが、乗算器
４１ａの乗数がcosω1ｔ、乗算器４１ｂの乗数がsinω1
ｔである点が図２の場合と異っている。
の変調・復調方法を説明する図である。図１において、
１はレーザ光源、２は本発明の干渉型光ファイバセンサ
であり、センシングファイバ２１、周波数シフタ２２及
びリファレンスファイバ２３を含んでいる。３は図２と
同じＯ／Ｅ変換器、４は本発明の位相復調器であり、内
部構成は図２の位相復調器４Ａと同じであるが、乗算器
４１ａの乗数がcosω1ｔ、乗算器４１ｂの乗数がsinω1
ｔである点が図２の場合と異っている。
【００１４】図１の動作を説明する。図１のレーザ光源
１は、例えば２００Tera Hz 程の周波数での連続波によ
るレーザ光を発生して、このレーザ出力光を干渉型光フ
ァイバセンサ２へ供給する。干渉型光ファイバセンサ２
は入力光を２つに分岐し、この分岐光の一方はセンシン
グファイバ２１の一端により入力し、その他方は周波数
シフタ２２とリファレンスファイバ２３の直列通過路の
一端より入力する。
１は、例えば２００Tera Hz 程の周波数での連続波によ
るレーザ光を発生して、このレーザ出力光を干渉型光フ
ァイバセンサ２へ供給する。干渉型光ファイバセンサ２
は入力光を２つに分岐し、この分岐光の一方はセンシン
グファイバ２１の一端により入力し、その他方は周波数
シフタ２２とリファレンスファイバ２３の直列通過路の
一端より入力する。
【００１５】センシングファイバ２１には、音波信号や
磁気信号等のセンシング信号が印加されることにより
（ファイバの光屈折率やファイバ長さが変化するの
で）、ファイバ内の通過光に位相変調がなされた光がそ
の他端から出力される。一方周波数シフタ２２は、入力
光を角周波数でω1 （即ち周波数ではω1 ／２π）だけ
シフトさせて出力し、この出力光をリファレンスファイ
バ２３の一端より入力するので、リファレンスファイバ
２３の他端からは周波数シフト量ω1 ／２πのある参照
光が出力される。なお、図１でリファレンスファイバ２
２が前段で、周波数シフタ２２が後段となるように、配
置を入れ換えても機能的に同一である。そしてセンシン
グファイバ２１の他端からの被変調光とリファレンスフ
ァイバ２３の他端からの参照光とを合成することにより
得られた干渉光が出力され、この干渉光が光伝送路５を
介して受信側のＯ／Ｅ変換器３へ伝送される。
磁気信号等のセンシング信号が印加されることにより
（ファイバの光屈折率やファイバ長さが変化するの
で）、ファイバ内の通過光に位相変調がなされた光がそ
の他端から出力される。一方周波数シフタ２２は、入力
光を角周波数でω1 （即ち周波数ではω1 ／２π）だけ
シフトさせて出力し、この出力光をリファレンスファイ
バ２３の一端より入力するので、リファレンスファイバ
２３の他端からは周波数シフト量ω1 ／２πのある参照
光が出力される。なお、図１でリファレンスファイバ２
２が前段で、周波数シフタ２２が後段となるように、配
置を入れ換えても機能的に同一である。そしてセンシン
グファイバ２１の他端からの被変調光とリファレンスフ
ァイバ２３の他端からの参照光とを合成することにより
得られた干渉光が出力され、この干渉光が光伝送路５を
介して受信側のＯ／Ｅ変換器３へ伝送される。
【００１６】受信側のＯ／Ｅ変換器３は、干渉型光ファ
イバセンサ２から伝送される干渉光を受信して電気信号
に変換して出力するが、この出力信号Ｉは次の（４）式
のようになる。 Ｉ＝Ａ＋Ｂcos｛ω1ｔ＋φ(t)｝ …（４） ここでＡ，ＢはＯ／Ｅ変換器３への入力光パワーなどに
依存する定数、ω1 は周波数シフタ２２の角周波数シフ
ト量、φ(t) は干渉型光ファイバセンサ２によって感知
された変調信号である。上記（４）式を展開すると次の
（５）式が得られる。 Ｉ＝Ａ＋Ｂ［cosω1ｔ］・cosφ(t) −Ｂ［sinω1ｔ］・sinφ(t) …（５） 上記（５）式で示されるＯ／Ｅ変換器の出力信号が位相
復調器４へ供給される。
イバセンサ２から伝送される干渉光を受信して電気信号
に変換して出力するが、この出力信号Ｉは次の（４）式
のようになる。 Ｉ＝Ａ＋Ｂcos｛ω1ｔ＋φ(t)｝ …（４） ここでＡ，ＢはＯ／Ｅ変換器３への入力光パワーなどに
依存する定数、ω1 は周波数シフタ２２の角周波数シフ
ト量、φ(t) は干渉型光ファイバセンサ２によって感知
された変調信号である。上記（４）式を展開すると次の
（５）式が得られる。 Ｉ＝Ａ＋Ｂ［cosω1ｔ］・cosφ(t) −Ｂ［sinω1ｔ］・sinφ(t) …（５） 上記（５）式で示されるＯ／Ｅ変換器の出力信号が位相
復調器４へ供給される。
【００１７】位相復調器４は、図２と同様に、乗算器４
１ａ，４１ｂ，ＬＰＦ４２ａ，４２ｂ、微分器４３ａ，
４３ｂ、乗算器４４ａ，４４ｂ、減算器４５及び積分器
４６を含んでいる。位相復調器４は、Ｏ／Ｅ変換器３か
らの入力信号を乗算器４１ａと４１ｂの入力の一方にそ
れぞれ供給し、これらの入力の他方には、互に直交する
一対の基準信号である、cosω1ｔとsinω1ｔの信号をそ
れぞれ供給する。なおここでω1 は前記周波数シフタ２
２の角周波数シフト量である。乗算器４１ａ，４１ｂに
よりそれぞれ上記２つの入力信号が乗算され、（機能的
には前記のように２つの入力信号が混合されることと等
価である）、その乗算結果がそれぞれＬＰＦ４２ａ，４
２ｂにより低域濾波処理されることによって、（５）式
の信号から直交する一対の包絡線信号Ｂsinφ(t)とＢco
sφ(t)がそれぞれ抽出される。
１ａ，４１ｂ，ＬＰＦ４２ａ，４２ｂ、微分器４３ａ，
４３ｂ、乗算器４４ａ，４４ｂ、減算器４５及び積分器
４６を含んでいる。位相復調器４は、Ｏ／Ｅ変換器３か
らの入力信号を乗算器４１ａと４１ｂの入力の一方にそ
れぞれ供給し、これらの入力の他方には、互に直交する
一対の基準信号である、cosω1ｔとsinω1ｔの信号をそ
れぞれ供給する。なおここでω1 は前記周波数シフタ２
２の角周波数シフト量である。乗算器４１ａ，４１ｂに
よりそれぞれ上記２つの入力信号が乗算され、（機能的
には前記のように２つの入力信号が混合されることと等
価である）、その乗算結果がそれぞれＬＰＦ４２ａ，４
２ｂにより低域濾波処理されることによって、（５）式
の信号から直交する一対の包絡線信号Ｂsinφ(t)とＢco
sφ(t)がそれぞれ抽出される。
【００１８】ＬＰＦ４２ａとＬＰＦ４２ｂとからそれぞ
れ出力される上記直交する一対の包絡線信号Ｂsinφ(t)
とＢcosφ(t)には、図２の場合と同一の演算処理がなさ
れる。即ち上記一対の各包絡線信号とこの一対の他方の
包絡線信号の微分信号とをそれぞれ乗算し、この乗算に
より得られた一対の乗算結果間の差を求め、この差を積
分処理することにより前記位相変調信号が復調され、積
分器４６の出力からは次の（６）式で示される位相復調
信号ＤＭ2 が得られる。 ＤＭ2 ＝Ｂ2φ(t)／４ …（６） 上記（６）式のなかに、干渉型光ファイバセンサ２によ
って感知された変調信号φ(t) が含まれていることが、
送信側の変調信号が受信側で復調されたことを示してい
る。
れ出力される上記直交する一対の包絡線信号Ｂsinφ(t)
とＢcosφ(t)には、図２の場合と同一の演算処理がなさ
れる。即ち上記一対の各包絡線信号とこの一対の他方の
包絡線信号の微分信号とをそれぞれ乗算し、この乗算に
より得られた一対の乗算結果間の差を求め、この差を積
分処理することにより前記位相変調信号が復調され、積
分器４６の出力からは次の（６）式で示される位相復調
信号ＤＭ2 が得られる。 ＤＭ2 ＝Ｂ2φ(t)／４ …（６） 上記（６）式のなかに、干渉型光ファイバセンサ２によ
って感知された変調信号φ(t) が含まれていることが、
送信側の変調信号が受信側で復調されたことを示してい
る。
【００１９】上記（６）式と従来技術の前記（３）式の
比を求めると次の（７）式になる。
比を求めると次の（７）式になる。
【００２０】
【数２】
【００２１】この（７）式のＪ1(C)Ｊ2(C)が最大値とな
るときでも、上記（７）式の値はほぼ１．１１となり、
復調出力はほぼ１１％増加することになる。さらに
（７）式から自明のように、復調出力はベッセル関数を
係数として持たないため、従来技術のように復調感度が
前記光ファイバセンサの光路差等に依存する定数Ｃの値
に左右されるということがない。また位相復調における
ミキシング処理（乗算処理）で、従来技術のように第２
高調波などの高帯域を必要としないという利点がある。
るときでも、上記（７）式の値はほぼ１．１１となり、
復調出力はほぼ１１％増加することになる。さらに
（７）式から自明のように、復調出力はベッセル関数を
係数として持たないため、従来技術のように復調感度が
前記光ファイバセンサの光路差等に依存する定数Ｃの値
に左右されるということがない。また位相復調における
ミキシング処理（乗算処理）で、従来技術のように第２
高調波などの高帯域を必要としないという利点がある。
【００２２】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、送信側で
は、レーザ光源から入力するレーザ光を２つに分岐し、
この分岐光の一方はセンシングファイバを通過させると
共にこのファイバにセンシング信号が印加されることに
より通過光に位相変調がなされた光を出力し、また上記
分岐光の他方はリファレンスファイバと周波数シフタの
直列通過路を通過させることにより通過光に所定周波数
のシフトがなされた参照光を出力し、上記出力された被
変調光と参照光を合成した干渉光を送信し、受信側で
は、上記送信された干渉光を受信して電気信号に変換
し、この変換された電気信号に対して、上記周波数シフ
タのシフト周波数と同一周波数で直交する一対の基準信
号をそれぞれ混合し、この一対の被混合信号をそれぞれ
低域濾波処理することにより上記電気信号より直交する
一対の包絡線信号を抽出し、この抽出された一対の各包
絡線信号とこの一対の他方の包絡線信号の微分信号とを
それぞれ乗算し、この乗算により得られた一対の乗算結
果間の差を求め、この差を積分処理することにより上記
位相変調信号を復調するようにしたので、復調出力は従
来よりも１割以上増加し、復調出力にベッセル関数を係
数として持たないので復調感度が干渉型光ファイバセン
サの光路差等の影響を受けず、また復調におけるミキシ
ング処理に第２高調波などの高帯域を必要としないとい
う効果がある。
は、レーザ光源から入力するレーザ光を２つに分岐し、
この分岐光の一方はセンシングファイバを通過させると
共にこのファイバにセンシング信号が印加されることに
より通過光に位相変調がなされた光を出力し、また上記
分岐光の他方はリファレンスファイバと周波数シフタの
直列通過路を通過させることにより通過光に所定周波数
のシフトがなされた参照光を出力し、上記出力された被
変調光と参照光を合成した干渉光を送信し、受信側で
は、上記送信された干渉光を受信して電気信号に変換
し、この変換された電気信号に対して、上記周波数シフ
タのシフト周波数と同一周波数で直交する一対の基準信
号をそれぞれ混合し、この一対の被混合信号をそれぞれ
低域濾波処理することにより上記電気信号より直交する
一対の包絡線信号を抽出し、この抽出された一対の各包
絡線信号とこの一対の他方の包絡線信号の微分信号とを
それぞれ乗算し、この乗算により得られた一対の乗算結
果間の差を求め、この差を積分処理することにより上記
位相変調信号を復調するようにしたので、復調出力は従
来よりも１割以上増加し、復調出力にベッセル関数を係
数として持たないので復調感度が干渉型光ファイバセン
サの光路差等の影響を受けず、また復調におけるミキシ
ング処理に第２高調波などの高帯域を必要としないとい
う効果がある。
【図１】本発明の干渉型光ファイバセンサの変調・復調
方法の説明図である。
方法の説明図である。
【図２】従来の干渉型光ファイバセンサの変調・復調方
法の説明図である。
法の説明図である。
【図３】図２のＯ／Ｅ変換器出力のスペクトル概念図で
ある。
ある。
１ レーザ光源 ２ 干渉型光ファイバセンサ ３ Ｏ／Ｅ変換器 ４ 位相復調器 ５ 光伝送路 ２１ センシングファイバ ２２ 周波数シフタ ２３ リファレンスファイバ ４１ａ，４１ｂ，４４ａ，４４ｂ 乗算器 ４２ａ，４２ｂ ＬＰＦ ４３ａ，４３ｂ 微分器 ４５ 減算器 ４６ 積分器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０２Ｆ 2/00 Ｇ０２Ｆ 2/00
Claims (1)
- 【請求項１】 送信側では、レーザ光源から入力するレ
ーザ光を２つに分岐し、この分岐光の一方はセンシング
ファイバを通過させると共にこのファイバにセンシング
信号が印加されることにより通過光に位相変調がなされ
た光を出力し、また上記分岐光の他方はリファレンスフ
ァイバと周波数シフタの直列通過路を通過させることに
より通過光に所定周波数のシフトがなされた参照光を出
力し、上記出力された被変調光と参照光を合成した干渉
光を送信し、 受信側では、上記送信された干渉光を受信して電気信号
に変換し、この変換された電気信号に対して、上記周波
数シフタのシフト周波数と同一周波数で直交する一対の
基準信号をそれぞれ混合し、この一対の被混合信号をそ
れぞれ低域濾波処理することにより上記電気信号より直
交する一対の包絡線信号を抽出し、この抽出された一対
の各包絡線信号とこの一対の他方の包絡線信号の微分信
号とをそれぞれ乗算し、この乗算により得られた一対の
乗算結果間の差を求め、この差を積分処理することによ
り上記位相変調信号を復調することを特徴とする干渉型
光ファイバセンサの変調・復調方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3948496A JPH09229718A (ja) | 1996-02-27 | 1996-02-27 | 干渉型光ファイバセンサの変調・復調方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3948496A JPH09229718A (ja) | 1996-02-27 | 1996-02-27 | 干渉型光ファイバセンサの変調・復調方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09229718A true JPH09229718A (ja) | 1997-09-05 |
Family
ID=12554339
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3948496A Pending JPH09229718A (ja) | 1996-02-27 | 1996-02-27 | 干渉型光ファイバセンサの変調・復調方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09229718A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1158283A1 (en) * | 2000-05-23 | 2001-11-28 | Fuji Photo Film Co., Ltd. | Dynamic change detecting method, dynamic change detecting apparatus and ultrasonic diagnostic apparatus |
| JP2012122850A (ja) * | 2010-12-08 | 2012-06-28 | Canon Inc | 測定装置 |
| CN103983209A (zh) * | 2014-05-22 | 2014-08-13 | 天津大学 | 用于光纤干涉条纹投射三维形貌测量的条纹相位稳定方法 |
| CN103983210A (zh) * | 2014-05-22 | 2014-08-13 | 天津大学 | 三维形貌测量光纤干涉投射条纹的相位稳定度测量方法 |
| CN103983211A (zh) * | 2014-05-22 | 2014-08-13 | 天津大学 | 基于正弦相位调制四步积分的条纹投射三维形貌测量系统 |
| CN105180823A (zh) * | 2015-08-28 | 2015-12-23 | 中国科学院半导体研究所 | 基于锁频技术和拍频原理的光纤激光静态应变解调系统 |
| CN109945903A (zh) * | 2019-04-30 | 2019-06-28 | 安徽大学 | 全光纤结构可调腔增益激光自混合振动、位移、速度传感方法和系统 |
| CN110608761A (zh) * | 2019-10-30 | 2019-12-24 | 珠海任驰光电科技有限公司 | 一种能够对伴生调幅进行消除的光纤干涉装置及方法 |
-
1996
- 1996-02-27 JP JP3948496A patent/JPH09229718A/ja active Pending
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1158283A1 (en) * | 2000-05-23 | 2001-11-28 | Fuji Photo Film Co., Ltd. | Dynamic change detecting method, dynamic change detecting apparatus and ultrasonic diagnostic apparatus |
| US6594290B2 (en) | 2000-05-23 | 2003-07-15 | Fuji Photo Film Co., Ltd. | Dynamic change detecting method, dynamic change detecting apparatus and ultrasonic diagnostic apparatus |
| JP2012122850A (ja) * | 2010-12-08 | 2012-06-28 | Canon Inc | 測定装置 |
| CN103983209A (zh) * | 2014-05-22 | 2014-08-13 | 天津大学 | 用于光纤干涉条纹投射三维形貌测量的条纹相位稳定方法 |
| CN103983210A (zh) * | 2014-05-22 | 2014-08-13 | 天津大学 | 三维形貌测量光纤干涉投射条纹的相位稳定度测量方法 |
| CN103983211A (zh) * | 2014-05-22 | 2014-08-13 | 天津大学 | 基于正弦相位调制四步积分的条纹投射三维形貌测量系统 |
| CN105180823A (zh) * | 2015-08-28 | 2015-12-23 | 中国科学院半导体研究所 | 基于锁频技术和拍频原理的光纤激光静态应变解调系统 |
| CN109945903A (zh) * | 2019-04-30 | 2019-06-28 | 安徽大学 | 全光纤结构可调腔增益激光自混合振动、位移、速度传感方法和系统 |
| CN109945903B (zh) * | 2019-04-30 | 2021-06-08 | 安徽大学 | 全光纤结构可调腔增益激光自混合振动、位移、速度传感方法和系统 |
| CN110608761A (zh) * | 2019-10-30 | 2019-12-24 | 珠海任驰光电科技有限公司 | 一种能够对伴生调幅进行消除的光纤干涉装置及方法 |
| CN110608761B (zh) * | 2019-10-30 | 2024-05-14 | 珠海任驰光电科技有限公司 | 一种能够对伴生调幅进行消除的光纤干涉装置及方法 |
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