JPWO2021247912A5

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Publication number: JPWO2021247912A5
Application number: JP2022574427A
Authority: JP
Publication date: 2024-05-21

Description

２つ以上の干渉計を採用するシステムでは、これらの干渉計は、好ましくは同じチップ
上に構築され、並行して動作する。２つ以上の干渉計は、同じ入力光信号（例えばビームスプリッタによって分割される、単一の光信号発生器からの光信号）を受信し、それぞれの出力光信号の強度を測定し、これらの強度をそれぞれシステムの温度に相関させることができる。複数の干渉計からの測定された出力光信号を正規化するために、例えば、図４を参照しながら以下に説明するような基準アームを、複数の干渉計のうちの１つ以上に関連付けることができる。複数の干渉計の各々は、ＭＺＩ１０、４０、又はＭＩ１００を参照しながら本明細書に説明されている方法に類似する方法又は同じ方法で、動作することができる。

上述した実施形態は、出力光信号を測定するために、図２及び図４の検出器７０、７２、９４、又は図６の検出器１２４、１２６のような複数の光信号検出器を採用してもよい。光信号検出器の数は、上述したように、２つ以上の干渉計を使用する実施形態において、更に増やしてもよい。いくつかの実施形態では、より少ない光信号検出器が使用されてもよく、そのような実施形態で使用され得るように、干渉計又は基準アームの様々な光信号出力に１つ以上の多重化スイッチによって接続されてもよい。（１つ以上の）多重化スイッチ及び（１つ以上の）光信号検出器は、（１つ以上の）干渉計及び（１つ以上の）基準アームと共にオンチップで構築されてもよく、又はそれらからオフチップで構築されてよい。実際、様々な実施形態において、（１つ以上の）光信号発生器、（１つ以上の）干渉計、及び（１つ以上の）光信号検出器の一部又はすべてが、同じチップ上に構築されてもよい。

Claims

チップ上の温度測定システムであって、
所定の波長の入力光信号を発生させるように構成されている光信号発生器と、
干渉計であって、
前記入力光信号を第１のビームと第２のビームに分割するように構成されている、ビームスプリッタと、
前記ビームスプリッタに結合されており、前記第１のビームを受信して光学的に伝送する第１のアームと、
前記ビームスプリッタに結合されており、前記第２のビームを受信して光学的に伝送する第２のアームであって、前記第２のアームは、前記第１のビームに対する前記第２のビームにおける位相シフトを生じさせ、位相シフトした第２のビームを生成する、第２のアームと、
前記第１のアーム及び前記第２のアームに結合されているビームコンバイナであって、前記ビームコンバイナは、前記第１のビーム及び前記位相シフトした第２のビームを受信し、前記第１のビーム及び前記位相シフトした第２のビームの少なくとも一部を結合して出力光信号を生成するよう構成されている、ビームコンバイナと、を含む、干渉計と、
前記ビームコンバイナに結合されている光信号検出器であって、前記光信号検出器は、前記出力光信号の光信号強度を測定し、前記干渉計の測定光信号強度を生成するように構成されている、光信号検出器と、
基準アームであって、前記入力光信号の少なくとも一部が前記基準アームを通って伝送されて基準出力光信号を生成する、基準アームと、
前記基準アームに結合されており、前記基準出力光信号を受信し前記基準出力光信号の光信号強度を測定して前記基準アームの測定光信号強度を生成する、光信号検出器と、を備えており、
前記干渉計の前記測定光信号強度は、前記基準アームの前記測定光信号強度によって正規化され、前記干渉計の正規化された測定光信号強度を生成する、温度測定システムであって、
前記干渉計の前記正規化された測定光信号強度を温度と相関させるように構成されている、プロセッサと、を備える、温度測定システム。
前記干渉計は、前記第１のアームを形成している第１の導波路と前記第２のアームを形成している第２の導波路とを含み、前記第２の導波路は、前記第１のビーム用に前記第１の導波路によって提供される光伝送路よりも長い、前記第２のビーム用の光伝送路を提供する、請求項１に記載の温度測定システム。
前記プロセッサは、前記干渉計の前記測定光信号強度を前記温度に関連付ける特性曲線に従って、前記干渉計の前記測定光信号強度を前記温度と相関させるように構成されている、請求項１又は２に記載の温度測定システム。
前記干渉計は第１の干渉計であり、前記第１の干渉計は、前記第１の干渉計の第１の測定光信号強度における出力光信号を生成し、
前記温度測定システムは、前記入力光信号の一部を受信して第１のビームとして光学的に伝送するように構成されている第１のアームと、前記入力光信号の一部を受信して第２のビームとして光学的に伝送するように構成されている第２のアームと、を含む第２の干渉計、を更に備えており、前記第２のアームは、前記第１のビームに対する前記第２のビームにおける位相シフトを生じさせて、前記第２の干渉計の位相シフトした第２のビームを生成し、前記第２の干渉計の前記第１のビームと前記位相シフトした第２のビームとが結合して出力光信号が生成され、
光信号検出器は、前記第２の干渉計の前記出力光信号の光信号強度を測定し、前記第２の干渉計の第２の測定光信号強度を生成するように構成されており、
前記プロセッサは、前記第１の干渉計の前記第１の測定光信号強度と、前記第２の干渉計の前記第２の測定光信号強度とを受信し、前記第１及び第２の干渉計にそれぞれ対応する前記第１及び第２の測定光信号強度の両方を前記温度と相関させるように構成されている、請求項１から３のいずれか一項に記載の温度測定システム。
前記第１及び第２の干渉計は、前記第１及び第２の測定光信号強度を前記温度に関連付けるそれぞれの特性曲線を有し、前記プロセッサは、前記それぞれの特性曲線に従って、前記第１及び第２の干渉計にそれぞれ対応する前記第１及び第２の測定光信号強度の両方を前記温度と相関させるように構成されている、請求項４に記載の温度測定システム。
所与の温度において、前記第１及び第２の干渉計の前記それぞれの特性曲線が異なる勾配を有し、前記所与の温度において、異なる温度感度を提供する、請求項５に記載の温度測定システム。
前記第２の干渉計の前記特性曲線は、前記第１の干渉計の前記特性曲線に対して位相がずれており、したがって、任意の所与の温度において、前記第１及び第２の干渉計を介して伝送された前記入力光信号が、異なる測定光信号強度を有するそれぞれの出力光信号を生成する、請求項５に記載の温度測定システム。
前記ビームコンバイナは、それぞれの特性曲線を有する少なくとも２つの出力光信号を生成し、前記温度測定システムは、所与の温度において前記少なくとも２つの出力光信号の前記それぞれの特性曲線が異なる温度測定感度を提供するように、前記少なくとも２つの出力光信号の間に位相差を生じさせる位相シフト要素、を更に備える、請求項３に記載の温度測定システム。
前記基準アームは、前記入力光信号のうち前記干渉計への前記入力光信号の結合とは別の部分を受信するように結合されている、請求項１から８のいずれか一項に記載の温度測定システム。
温度測定方法であって、
単一波長の入力光信号を干渉計に供給することと、
前記干渉計の出力光信号の光信号強度を測定することと、
前記入力光信号の少なくとも一部を基準アームを介して伝送して基準出力光信号を生成することと、
前記基準アームの前記基準出力光信号の基準光信号強度を測定することと、
前記干渉計の前記出力光信号の前記光信号強度を、前記基準アームの前記基準光信号強度に基づいて正規化することと、
前記出力光信号の正規化された光信号強度および出力光信号強度の範囲を温度の範囲に関連付ける特性曲線に基づいて、温度を決定することと、を含む、方法。
前記入力光信号を第１のビームと第２のビームとに分割することと、
前記第１のビームに対する前記第２のビームにおける温度依存性の位相シフトを生じさせて、位相シフトした第２のビームを生成することと、
前記第１のビーム及び前記位相シフトした第２のビームの少なくとも一部を結合して前記出力光信号を生成することと、
を更に含む、請求項１０に記載の温度測定方法。
前記干渉計は第１の干渉計であり、前記光信号強度は第１の光信号強度であり、前記特性曲線は第１の特性曲線であり、前記温度は第１の温度範囲であり、前記方法は、
前記入力光信号を受信する第２の干渉計の第２の出力光信号の第２の光信号強度を測定することと、
出力光信号強度の第２の範囲を温度の第２の範囲に関連付ける第２の特性曲線に基づいて、第２の温度範囲を決定することと、を更に含む、請求項１０又は１１に記載の温度測定方法。
前記第２の温度範囲が前記第１の温度範囲よりも細かいレベルの精度を有するように、前記第１の干渉計及び前記第２の干渉計を構成することと、
前記第１の温度範囲と前記第２の温度範囲とに基づいて、より高い分解能の温度を決定することであって、前記第２の温度範囲は、前記第１の温度範囲内の相対的な位置を示す、ことと、
を更に含む、請求項１２に記載の温度測定方法。
前記干渉計は第１の干渉計であり、前記温度は第１の温度範囲であり、前記方法は、
第２の干渉計のピーク又はディップの波長情報に基づいて、前記第１の温度範囲内の第２の温度範囲を取得することと、
前記第１の温度範囲と前記第２の温度範囲とに基づいて、より高い分解能の温度を決定することと、を更に含む、請求項１０から１３のいずれか一項に記載の温度測定方法。
複数の既知の温度において、前記干渉計を介して較生用光信号を伝送することと、
前記干渉計の対応する出力光信号の光信号強度を記録することと、
前記複数の既知の温度及び前記対応する出力光信号に基づいて、前記特性曲線を生成することと、
を更に含む、請求項１０から１４のいずれか一項に記載の温度測定方法。