JPS6156598A - 光フアイバハイドロホン - Google Patents
光フアイバハイドロホンInfo
- Publication number
- JPS6156598A JPS6156598A JP17748284A JP17748284A JPS6156598A JP S6156598 A JPS6156598 A JP S6156598A JP 17748284 A JP17748284 A JP 17748284A JP 17748284 A JP17748284 A JP 17748284A JP S6156598 A JPS6156598 A JP S6156598A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- optical fiber
- container
- sound
- sensor
- sensor optical
- Prior art date
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- Granted
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01H—MEASUREMENT OF MECHANICAL VIBRATIONS OR ULTRASONIC, SONIC OR INFRASONIC WAVES
- G01H9/00—Measuring mechanical vibrations or ultrasonic, sonic or infrasonic waves by using radiation-sensitive means, e.g. optical means
- G01H9/004—Measuring mechanical vibrations or ultrasonic, sonic or infrasonic waves by using radiation-sensitive means, e.g. optical means using fibre optic sensors
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
- Light Guides In General And Applications Therefor (AREA)
- Transducers For Ultrasonic Waves (AREA)
- Electrostatic, Electromagnetic, Magneto- Strictive, And Variable-Resistance Transducers (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は光ファイバを用いて水中の音響信号を検出する
センサに関する。
センサに関する。
（従来の技術）
従来、光ファイバを用いて水中の音響信号を検出する方
法として、音場内に置かれた光ファイバと音場外の光フ
ァイバとを通った光を干渉させ、音波によりて変化した
光の位相を検出するいわゆる光干渉法（例えば日本音響
学会誌４０巻２号（１９８４）ＰＩＯＩ−Ｐ２Ｏ３）、
光の伝送経路の一部に光の伝送損失を起こす構造を付加
し、そこに音波ｔ６てて伝送損失の変化を起こさせ、音
波を通過光の強度変化として検出するいわゆる光強度変
調法（例えば日本音響学会誌４０巻３号（１９８４）Ｐ
１７５−Ｐ２Ｓ５）等が発表されていた。
法として、音場内に置かれた光ファイバと音場外の光フ
ァイバとを通った光を干渉させ、音波によりて変化した
光の位相を検出するいわゆる光干渉法（例えば日本音響
学会誌４０巻２号（１９８４）ＰＩＯＩ−Ｐ２Ｏ３）、
光の伝送経路の一部に光の伝送損失を起こす構造を付加
し、そこに音波ｔ６てて伝送損失の変化を起こさせ、音
波を通過光の強度変化として検出するいわゆる光強度変
調法（例えば日本音響学会誌４０巻３号（１９８４）Ｐ
１７５−Ｐ２Ｓ５）等が発表されていた。
（発明が解決しようとする問題）
しかしながら、上記方法はいずれも原理的な方法で、温
度変動、光ファイバの振動、光源変動などによる出力の
変動の影響など実用上重要な事項は考慮していないとい
う欠点があった。
度変動、光ファイバの振動、光源変動などによる出力の
変動の影響など実用上重要な事項は考慮していないとい
う欠点があった。
Ｃ問題点を解決するための手段）
本発明は、耐水圧容器と遮音構造容器とゴム容器とから
なる円筒状の容器を構成し、両端面に反透膜を有する同
質、同長の第１および第２のセンサ用光ファイバのうち
第１のセンサ用光ファイバの一部分を上記ゴム容器内に
設置し、第２のセンサ用光ファイバの一部分を上記遮音
構造容器内に設置し、上記ゴム容器と遮音構造容器とを
連通ずる複数の小さな通路を設けて両容器内に液体を充
填し、また上記耐水圧容器内には上記第１および第２の
センサ用光フアイバ長調整用圧電体を設けると共に該第
１および第２のセンサ用光ファイバと伝送用光ファイバ
とをそれぞれ接続してなることを特徴とする光７アイバ
ノ・イドロホンである。
なる円筒状の容器を構成し、両端面に反透膜を有する同
質、同長の第１および第２のセンサ用光ファイバのうち
第１のセンサ用光ファイバの一部分を上記ゴム容器内に
設置し、第２のセンサ用光ファイバの一部分を上記遮音
構造容器内に設置し、上記ゴム容器と遮音構造容器とを
連通ずる複数の小さな通路を設けて両容器内に液体を充
填し、また上記耐水圧容器内には上記第１および第２の
センサ用光フアイバ長調整用圧電体を設けると共に該第
１および第２のセンサ用光ファイバと伝送用光ファイバ
とをそれぞれ接続してなることを特徴とする光７アイバ
ノ・イドロホンである。
（作用）
上記光ファイバハイドロホンを水中の音場に置いた場合
、第１のセンサ用光ファイバは音響信号の影響を受けて
その長さと屈折率に変化を生じその干渉出力が変化する
。第２のセンサ月光７アイパは遮音構造の容器内にあシ
、音響信号の影響を受けないのでその干渉出力は変化し
ない。この両干渉出力を光伝送用光ファイバを介して光
検出器に伝送しその差を求めて音響信号を検出する・こ
こで、上記ゴム容器、遮音構造容器内にそれぞれ設けら
れている第１．第２のセンサ用光ファイバは、充填され
、小孔を通して流通する液体によシ同一温度にすること
ができるので、温度変動により生ずる出力変動は同一と
なυ、両干渉出力の差を求めることによシ温度変動の影
響を消去することができる。
、第１のセンサ用光ファイバは音響信号の影響を受けて
その長さと屈折率に変化を生じその干渉出力が変化する
。第２のセンサ月光７アイパは遮音構造の容器内にあシ
、音響信号の影響を受けないのでその干渉出力は変化し
ない。この両干渉出力を光伝送用光ファイバを介して光
検出器に伝送しその差を求めて音響信号を検出する・こ
こで、上記ゴム容器、遮音構造容器内にそれぞれ設けら
れている第１．第２のセンサ用光ファイバは、充填され
、小孔を通して流通する液体によシ同一温度にすること
ができるので、温度変動により生ずる出力変動は同一と
なυ、両干渉出力の差を求めることによシ温度変動の影
響を消去することができる。
（実施例）
第２図は本発明の実施例を示すブロック図でちって、レ
ーザー発振器１から発射された光ビーム２はビーム拡大
器３で拡大される。拡大されたビーム４はバーフミン−
５で２つの経路光６，７に分れ、レンズ８，９で集光し
、伝送用光ファイバ１０．２０の一方の端面かも光フア
イバ内に光を入射させ伝送用光フアイバ内を伝搬させ、
第１および第２のセンサ用光ファイバ１１．２１の片端
面の半透膜１２．２２を通して第１および第２のセンサ
用光ファイバ１１．２１内に入射する０入射した光は半
透膜１２．１３および２２．２３間で多重反射をくり返
し、そのうちの一部が半透膜１３ 、２３ｔ−透過する
。その透過した光を伝送用光ファイバ１６．２６に入射
させ、伝送し、光検出器１７．２７で光の強度を検出し
、増幅器１８゜２８で増幅する。光検出器１７．２７の
出力はファプリー・被ローの干渉計の原理に従って、第
１および第２のセンサ用光ファイバ１１．２１の長さＬ
１半透膜の反射系数ｋ、光の波長λ、多重反射の回数ｎ
とすると次式の干渉出力■に比例する。
ーザー発振器１から発射された光ビーム２はビーム拡大
器３で拡大される。拡大されたビーム４はバーフミン−
５で２つの経路光６，７に分れ、レンズ８，９で集光し
、伝送用光ファイバ１０．２０の一方の端面かも光フア
イバ内に光を入射させ伝送用光フアイバ内を伝搬させ、
第１および第２のセンサ用光ファイバ１１．２１の片端
面の半透膜１２．２２を通して第１および第２のセンサ
用光ファイバ１１．２１内に入射する０入射した光は半
透膜１２．１３および２２．２３間で多重反射をくり返
し、そのうちの一部が半透膜１３ 、２３ｔ−透過する
。その透過した光を伝送用光ファイバ１６．２６に入射
させ、伝送し、光検出器１７．２７で光の強度を検出し
、増幅器１８゜２８で増幅する。光検出器１７．２７の
出力はファプリー・被ローの干渉計の原理に従って、第
１および第２のセンサ用光ファイバ１１．２１の長さＬ
１半透膜の反射系数ｋ、光の波長λ、多重反射の回数ｎ
とすると次式の干渉出力■に比例する。
１ ＝
１＋ＫＳｔｎβ
（１）式の干渉量カニは第３図の曲線３２に示すような
特性を示し、（３）式のβがπの整数倍毎に極大値を有
するので波長λを変化させるか、第１および第２のセン
サ用光ファイバ１１．２１の長さｔを変化させ干渉出力
Ｉを調節する。光ファイバの長さを調節する方法の１例
として第１および第２のセンサ用光ファイバ１１．１２
の一部を圧電体１５．２５１Ｃ巻付け、音響信号がない
ときにそれぞれの干渉量カニが第３図の点線３３で示す
ように１．とクシかつ２つの光学系の出力が同じ値を示
すように圧電体１５．２５に制御電源１９．２９からそ
れぞれ直流電圧を印加し圧電体１５．２５の伸縮に応じ
て光ファイバの長さを調節する。このような状態で第１
のセンサ用光ファイバの一部を音場に晒し、第２のセン
サ用光ファイバを遮音し、第２図に示す点線１４で囲ん
だ範囲内の光ファイバを音響センサ部とすれば音響信号
により第１のセンサ周光ファイ・バ１１の長さと屈折率
が変化するのでその干渉出力Ｉは音響信号により変化す
る。音響信号に晒されない方の干渉出力Ｉは一定である
ので増幅器１８．２８の出力の差を処理回路３０で求め
、表示器３ノで表示すると音響信号の強さに対応した出
力が求められる。また、２つの光学系において伝送用光
ファイバ１０と２０゜１６と２６、第１と第２のセンサ
用光フアイバ１ノと２１とをそれぞれ同質かつ同じ長さ
の光ファイバとすることにより、温度の変動、伝送用光
ファイバの振動によって生じる光強度の変化は２つの光
学系で同一となるので、増幅器１８．２１Ｊの出力の差
を求めることによシ上記光強度の変化を消去することが
できる。レーザ発振器１の光源変動による出力の変動も
、レーデ光源１の出力をハーフミラ−５で２つに分けて
用いているため、２つの光学系の差を求めることによシ
消去できる。
特性を示し、（３）式のβがπの整数倍毎に極大値を有
するので波長λを変化させるか、第１および第２のセン
サ用光ファイバ１１．２１の長さｔを変化させ干渉出力
Ｉを調節する。光ファイバの長さを調節する方法の１例
として第１および第２のセンサ用光ファイバ１１．１２
の一部を圧電体１５．２５１Ｃ巻付け、音響信号がない
ときにそれぞれの干渉量カニが第３図の点線３３で示す
ように１．とクシかつ２つの光学系の出力が同じ値を示
すように圧電体１５．２５に制御電源１９．２９からそ
れぞれ直流電圧を印加し圧電体１５．２５の伸縮に応じ
て光ファイバの長さを調節する。このような状態で第１
のセンサ用光ファイバの一部を音場に晒し、第２のセン
サ用光ファイバを遮音し、第２図に示す点線１４で囲ん
だ範囲内の光ファイバを音響センサ部とすれば音響信号
により第１のセンサ周光ファイ・バ１１の長さと屈折率
が変化するのでその干渉出力Ｉは音響信号により変化す
る。音響信号に晒されない方の干渉出力Ｉは一定である
ので増幅器１８．２８の出力の差を処理回路３０で求め
、表示器３ノで表示すると音響信号の強さに対応した出
力が求められる。また、２つの光学系において伝送用光
ファイバ１０と２０゜１６と２６、第１と第２のセンサ
用光フアイバ１ノと２１とをそれぞれ同質かつ同じ長さ
の光ファイバとすることにより、温度の変動、伝送用光
ファイバの振動によって生じる光強度の変化は２つの光
学系で同一となるので、増幅器１８．２１Ｊの出力の差
を求めることによシ上記光強度の変化を消去することが
できる。レーザ発振器１の光源変動による出力の変動も
、レーデ光源１の出力をハーフミラ−５で２つに分けて
用いているため、２つの光学系の差を求めることによシ
消去できる。
第１図は本発明の実施例を示す断面図であシ第２図に示
す一点鎖線３４内の構造であって、この部分が水中の音
場に置かれる。中空容器３６の内側は遮音材３８を内貼
し遮音構造とする。中空容器３６の片側と該中空容器３
６の外径に等しい内径を有する円筒形ゴム容器３５とで
室３７を作る◎中空容器３６内と室３７に円筒３９．４
０を固定する。中空容器３６、遮音材３７には小孔４１
を数個所設ける。円筒３９の外周に第１のセンサ用光フ
ァイバ１１を巻付けて固定し、音響信号検出用とする。
す一点鎖線３４内の構造であって、この部分が水中の音
場に置かれる。中空容器３６の内側は遮音材３８を内貼
し遮音構造とする。中空容器３６の片側と該中空容器３
６の外径に等しい内径を有する円筒形ゴム容器３５とで
室３７を作る◎中空容器３６内と室３７に円筒３９．４
０を固定する。中空容器３６、遮音材３７には小孔４１
を数個所設ける。円筒３９の外周に第１のセンサ用光フ
ァイバ１１を巻付けて固定し、音響信号検出用とする。
第１のセンサ用光フアイバ１ノの両端は耐水圧容器４２
内に導き、一方の端を圧電体２５に巻付けたのちに、他
方の端はそのまま伝送用光ファイバ１０．１６に接続器
４３．４４で接続する。円筒４０の外周に第２のセンサ
用光ファイバ２１を、第１のセンサ用光ファイバ１１を
円筒３９に巻けたのと同じ構造で、同じ長さだけ巻付け
、両端は耐水圧容器４２内に導き、一方の端を圧電体１
５に巻付けたのちに、他方の端はそのまま伝送用光ファ
イバ２０．２６に接続器４３．４４で接続する。ここで
接続器４３．４４間の第１と第２のセンサ用光ファイバ
１１と２１は同じ長さとする。伝送用光ファイバ１０．
１６，２０．２６は圧電体１ｓ、２ｓｉ駆動用ケーブル
４５とともに一体化したケーブル４６として耐水圧容器
４２内に導入し、防水部４７で固定し、防水構造とする
。ゴム容器３５内の室３７と中空容器３６の内側は液体
で満し、小孔４ノを通してつながっている。音響信号は
、ゴム容器３５全通し、室３７内の液体に伝わシ、第１
のセンサ用光ファイバ１１に作用し、光フアイバ１ノの
屈折率と長さを変化させる。中空容器３６内の第２の七
／す用光ファイバ２１は遮音材３７により遮音されてい
るので、音響信号を受けることはない。室３７と中空容
器３６の内側は複数個の小孔４１全通して液体が流通す
るので、同一の温度にすることができる。したがって第
１および第２のセンサ用光ファイバ１１と２１の２つの
光学系の７アブリー・ベローの干渉出力を音響信号のな
いときに一致させ、両出力の差が零となるように、圧電
体１５．２５に加える電圧調整しておけば、第１図の構
造の光ファイバハイドロホンを用いることにより、前記
２組のファプリー・ベローの干渉出力の差によって水中
の音響信号を検出することができる。
内に導き、一方の端を圧電体２５に巻付けたのちに、他
方の端はそのまま伝送用光ファイバ１０．１６に接続器
４３．４４で接続する。円筒４０の外周に第２のセンサ
用光ファイバ２１を、第１のセンサ用光ファイバ１１を
円筒３９に巻けたのと同じ構造で、同じ長さだけ巻付け
、両端は耐水圧容器４２内に導き、一方の端を圧電体１
５に巻付けたのちに、他方の端はそのまま伝送用光ファ
イバ２０．２６に接続器４３．４４で接続する。ここで
接続器４３．４４間の第１と第２のセンサ用光ファイバ
１１と２１は同じ長さとする。伝送用光ファイバ１０．
１６，２０．２６は圧電体１ｓ、２ｓｉ駆動用ケーブル
４５とともに一体化したケーブル４６として耐水圧容器
４２内に導入し、防水部４７で固定し、防水構造とする
。ゴム容器３５内の室３７と中空容器３６の内側は液体
で満し、小孔４ノを通してつながっている。音響信号は
、ゴム容器３５全通し、室３７内の液体に伝わシ、第１
のセンサ用光ファイバ１１に作用し、光フアイバ１ノの
屈折率と長さを変化させる。中空容器３６内の第２の七
／す用光ファイバ２１は遮音材３７により遮音されてい
るので、音響信号を受けることはない。室３７と中空容
器３６の内側は複数個の小孔４１全通して液体が流通す
るので、同一の温度にすることができる。したがって第
１および第２のセンサ用光ファイバ１１と２１の２つの
光学系の７アブリー・ベローの干渉出力を音響信号のな
いときに一致させ、両出力の差が零となるように、圧電
体１５．２５に加える電圧調整しておけば、第１図の構
造の光ファイバハイドロホンを用いることにより、前記
２組のファプリー・ベローの干渉出力の差によって水中
の音響信号を検出することができる。
本説明では光ファイバを円筒外周に巻付けて七／す部と
したが、平板コイル状、円環状など任意形状に光ファイ
バを配列した同形状をゴム容器３５内の室３７と遮音し
た中空容器３６内にそれぞれ配置しても同様の効果が得
られる。
したが、平板コイル状、円環状など任意形状に光ファイ
バを配列した同形状をゴム容器３５内の室３７と遮音し
た中空容器３６内にそれぞれ配置しても同様の効果が得
られる。
（発明の効果）
本発明は以上説明したように、それぞれに充填した液体
が複数の小孔を通して流通するようにしたゴム容器と遮
音構造容器を構成し、上記ゴム容器内に第１のセンサ用
光ファイバの一部分を、遮音構造容器内に第２のセンサ
用光ファイバの一部分をそれぞれ設けることによシ、ま
た第１および第２のセンサ用光フアイバ長調節用圧電体
と伝送用光フアイバ接続部分を同一の耐水圧容器に収容
することにより両光学系を同一温度としているので、両
光学系の出力差を求めることによシ温度変動による出力
変動を消去することができる利点がある。
が複数の小孔を通して流通するようにしたゴム容器と遮
音構造容器を構成し、上記ゴム容器内に第１のセンサ用
光ファイバの一部分を、遮音構造容器内に第２のセンサ
用光ファイバの一部分をそれぞれ設けることによシ、ま
た第１および第２のセンサ用光フアイバ長調節用圧電体
と伝送用光フアイバ接続部分を同一の耐水圧容器に収容
することにより両光学系を同一温度としているので、両
光学系の出力差を求めることによシ温度変動による出力
変動を消去することができる利点がある。
第１図は本発明の実施例の断面図、第２図は本発明を用
いた実施例を示すブロック図、第３図は７アグリー・４
０−干渉計の出力波形図である。 １０．１６．２０．２６・・・伝送用光ファイバ、ＩＩ
・・・第１のセンサ用光ファイバ、１５．２５・・・圧
電体、２ノ・・・第２のセンサ用光ファイバ、３５・・
・コ゛ム容器、３６・・・中空容器、３７・・・室、３
８・・・遮音材、３９．４０・・・円筒、４ノ・・・小
孔、４２・・・耐水圧容器、４３．４４・・・接続器、
４５・・・駆動用ケーブル、４６・・・ケーブル、４７
・・・防水部〇特許出願人 沖電気工業株式会社 第１図
いた実施例を示すブロック図、第３図は７アグリー・４
０−干渉計の出力波形図である。 １０．１６．２０．２６・・・伝送用光ファイバ、ＩＩ
・・・第１のセンサ用光ファイバ、１５．２５・・・圧
電体、２ノ・・・第２のセンサ用光ファイバ、３５・・
・コ゛ム容器、３６・・・中空容器、３７・・・室、３
８・・・遮音材、３９．４０・・・円筒、４ノ・・・小
孔、４２・・・耐水圧容器、４３．４４・・・接続器、
４５・・・駆動用ケーブル、４６・・・ケーブル、４７
・・・防水部〇特許出願人 沖電気工業株式会社 第１図
Claims (1)
- 両端面に反透膜を有する同質、同長の第１および第２の
センサ用光ファイバのうち第１のセンサ用光ファイバの
一部を音場に置き、第２のセンサ用光ファイバを音場外
に置き、各センサ用光ファイバを通過した光の強度の差
から水中音響信号を検出する光ファイバハイドロホンに
おいて、耐水圧容器と遮音構造容器とゴム容器とからな
る円筒状の容器を構成し、上記ゴム容器内に第１のセン
サ用光ファイバの一部分を外周に巻いた円筒を固定し、
上記遮音構造容器内に第２のセンサ用光ファイバの一部
分を外周に巻いた円筒を固定し、上記ゴム容器と遮音構
造容器とを連通する複数の小孔を設けると共に両容器内
に液体を充填し、上記耐水圧容器内に上記第１および第
２のセンサ用光ファイバ長をそれぞれ調節する圧電体を
設けると共に該容器内において上記第１および第２のセ
ンサ用光ファイバと伝送用光ファイバとをそれぞれ接続
してなることを特徴とする光ファイバハイドロホン。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17748284A JPS6156598A (ja) | 1984-08-28 | 1984-08-28 | 光フアイバハイドロホン |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17748284A JPS6156598A (ja) | 1984-08-28 | 1984-08-28 | 光フアイバハイドロホン |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6156598A true JPS6156598A (ja) | 1986-03-22 |
| JPH0511480B2 JPH0511480B2 (ja) | 1993-02-15 |
Family
ID=16031677
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17748284A Granted JPS6156598A (ja) | 1984-08-28 | 1984-08-28 | 光フアイバハイドロホン |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6156598A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2697964A1 (fr) * | 1992-11-09 | 1994-05-13 | Litton Systems Inc | Hydrophone en fibres optiques à plusieurs segments. |
| JP2012145596A (ja) * | 2012-05-07 | 2012-08-02 | Technical Research & Development Institute Ministry Of Defence | 光ファイバ磁気センサ |
| JP2016026300A (ja) * | 2010-03-15 | 2016-02-12 | ザ ボード オブ トラスティーズ オブ ザ レランド スタンフォード ジュニア ユニバーシティー | 光ファイバ適合音響センサ |
| CN107345833A (zh) * | 2017-06-12 | 2017-11-14 | 中国科学院声学研究所 | 一种纵振式干涉型振动隔离承压光纤水听器 |
| US11215481B2 (en) | 2018-03-23 | 2022-01-04 | The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University | Diaphragm-based fiber acoustic sensor |
-
1984
- 1984-08-28 JP JP17748284A patent/JPS6156598A/ja active Granted
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2697964A1 (fr) * | 1992-11-09 | 1994-05-13 | Litton Systems Inc | Hydrophone en fibres optiques à plusieurs segments. |
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| US9702755B2 (en) | 2010-03-15 | 2017-07-11 | The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University | Optical-fiber-compatible sensor |
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| CN107345833B (zh) * | 2017-06-12 | 2019-07-09 | 中国科学院声学研究所 | 一种纵振式干涉型振动隔离承压光纤水听器 |
| US11215481B2 (en) | 2018-03-23 | 2022-01-04 | The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University | Diaphragm-based fiber acoustic sensor |
| US11629979B2 (en) | 2018-03-23 | 2023-04-18 | The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University | Diaphragm-based fiber acoustic sensor |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0511480B2 (ja) | 1993-02-15 |
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