KR100495965B1

KR100495965B1 - 감지방법및장치

Info

Publication number: KR100495965B1
Application number: KR10-1998-0705399A
Authority: KR
Inventors: 사무엘 엔. 페르쉬트; 도날드 에이. 프레데릭
Original assignee: 리톤 시스템즈 인코포레이티드
Priority date: 1996-11-15
Filing date: 1997-11-14
Publication date: 2005-09-16
Also published as: JPH11505032A; NO983248D0; BR9707145A; EP0876582A4; JP3388586B2; KR19990077254A; WO1998021546A1; US5815266A; NO983248L; CA2240727A1; EP0876582A1; CA2240727C; AU720644B2; AU7180798A

Abstract

본 발명은 하나 또는 그 이상의 2-경로 쌍들(two-path pairs) 각각을 통한 전파 후의 광 웨이브들의 위상차를 결정하는 방법 및 장치이며, 2-경로 쌍은 공통 입구 포인트(common entry point)를 공통 출구 포인트(common exit point)에 접속하는 두 개의 광학 전송 경로들이다. 미리 결정된 기간의 간섭성 광 펄스들은, 미리 결정된 시간 간격으로 2-경로 쌍들의 그룹의 각각의 2-경로 쌍의 입구 포인트로 공급되고, 그 펄스 기간은 다수의 미리 결정된 시간 세그먼트들로 분할된다. 상기 광은 각각의 시간 세그먼트동안 다른 주파수를 갖는다 상기 2-경로 쌍들의 출구 포인트에서의 상기 광 펄스들은 미리 결정된 시간 증분들만큼 지연되고, 이어서 결합 광 신호(combination light signal)로 결합된다. 상기 결합 광 신호는 전기 신호로 변환되고, 시간 함수로서 전기 신호의 진폭은 시간 함수로서 상기 결합-광-신호 전력에 비례한다. 각각의 2-경로 쌍에 대한 위상차는 상기 전기 신호의 진폭 값들로부터 결정된다.

Description

감지 방법 및 장치{Sensing method and apparatus}

본 발명은 일반적으로 온도 및 압력 변동들을 검출하는데 사용하기 위한 광파이버 간섭계들(fiber-optic interferometers)에 관한 것으로서, 특히, 적절하게 변조된 광 신호들로 간섭계들을 구동하고 감지된 정보를 추출하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.

광파이버 간섭계는 단부들이 함께 결합된 두 개의 광파이버들로 구성되며, 이에 따라 광이 공통 입력포트로부터 두 개의 파이버들로 들어갈 수 있고, 공통출력포트로부터 나갈 수 있다. 감지 처리(sensing process)는 입력포트에 도입된 광으로 간섭계를 구동하는 것과 출력포트로부터 나오는 광 전력(light power)을 검출하는 것을 포함한다. 물리적으로 서로 이격된 두 개의 광파이버들은 그들이 위치되어 있는 환경에서 방해(disturbances)에 의해 다르게 영향을 받을 것이고, 그 두 개의 파이버들을 통해 전파하는 광 웨이브들은 그들의 다른 환경들의 진폭 및 위상 변화 특성을 겪게 될 것이다. 출력포트에서 결합된 광 웨이브의 전력 크기는 이러한 진폭 및 위상 변화들을 반영할 것이고, 그 환경에서의 방해들을 감지하는데 사용될 수 있다.

변조되지 않은 광으로 간섭계를 구동시키는 것은 극히 안정한 전자 회로를 요구한다는 점에서, 그 간섭계의 출력에서의 진폭 및 위상 변화의 검출을 극히 어렵게 한다. 이러한 문제를 극복하기 위해, 간섭계로 들어가는 광은 통상적으로 위상 변조되므로 소망되는 환경의 위상 및 진폭 변화들이 측파대(sideband)들로 반송 주파수에 나타나도록 한다. 이러한 접근은 단일 간섭계에서 잘 이루어진다. 그러나, 복조 처리를 위해 아날로그 변조 신호의 정확한 재생을 요구한다는 점에서, 시분할 다중 모드에서 다수의 간섭계들을 구동하는 것은 어렵다.

도 1은 본 발명의 제 1 실시예의 블록도.

도 2는 본 발명의 제 2 실시예의 블록도.

도 3은 본 발명의 제 1 실시예의 동작에 관한 파형도들을 도시한 도면.

도 4는 본 발명의 제 2 실시예의 동작에 관한 파형도들을 도시한 도면.

본 발명은 하나 또는 그 이상의 2-경로 쌍들(2-path pairs) 각각을 통해 전파한 후, 광 웨이브들의 위상차를 결정하기 위한 방법 및 장치이며, 그 2-경로 쌍이 공통 입구 포인트(common entry point)를 공통 출구 포인트(common exit point)에 접속하는 두 개의 광학 전송 경로들이다. 미리 결정된 기간의 간섭성(coherent) 광 펄스들은 미리 결정된 시간 간격들로 2-경로 쌍들의 그룹의 각 2-경로 쌍의 입구 포인트로 공급되고, 상기 펄스 기간은 다수의 미리 결정된 시간 세그먼트들로 분할된다. 그 광은 각각의 시간 세그먼트동안 다른 주파수를 갖는다. 그 2-경로 쌍들의 출구 포인트들에서의 광 펄스들은 미리 결정된 시간 증분만큼 지연되고, 이어서 결합 광 신호(combination light signal)로 결합된다. 그 결합 광 신호는 전기 신호로 변환되고, 시간의 함수로서 전기 신호의 진폭은 시간 함수로서 결합-광-신호 전력에 비례한다. 각각의 2-경로 쌍에 대한 위상차는 전기 신호의 진폭 값들로부터 결정된다.

본 발명을 수행하기 위한 최상의 모드

감지 회로 어레이(11)의 바람직한 실시예가 도 1에 도시된다. 레이저(13)는 위상 변조기(15)로 광파이버를 통해 간섭성(coherent) 광을 공급한다. 프로세서(17)는 변조 신호를 위상 변조기(15)로 공급하고, 이는 기간(T(X))의 광의 일정한 진폭 펄스가 위상 변조기로부터 주기적으로 나오도록 하며, X는 특정 구성을 도시한다. 프로세서(17)는 또한 광의 주파수가 각 세그먼트동안 특정 전압 램 프로 위상 변조기(15)를 구동함으로써 그 펄스의 연속하는 동일 세그먼트들 동안 다수의 다른 값을 갖도록 한다. 광의 주파수가 구동 신호의 시간 변화율(rate-of-change)에 비례하여 위상 변조기(15)를 통과하기 때문에, 그 광의 주파수는 변화한다. 통상적으로, 그 펄스는 3 또는 4 세그먼트들을 갖고, T(X)는 통상적으로 약 500ns 정도이다.

위상 변조기(15)로부터 나온 광 펄스는 N개의 동일한 감지 회로(19)를 구동한다. 각각의 감지 회로(19)는 단부들에서 함께 결합된 광파이버들(21, 23)의 2-경로 쌍(20)을 갖는다. 두 개의 광파이버들은 와 동일한 시간만큼 길이가 다르다. 2-경로 쌍은 입력단(25)에서 입력포트(27)와 접속되고 출력단(29)에서 출력포트(31)와 접속된다. 입력포트(27)는 또한 입력-라인 출력포트(33)에 접속된다. 입력 단(25)과 입력-라인 출력포트(33) 사이의 전력 분할은 1 대 N 또는 그 이상의 비율로 되어 있다. 출력-라인 입력포트(35)는 또한 출력포트(31)에 접속한다. 통상의 감지 회로들((n-1), (n))은 T(X, n)의 전파 시간과 함께 동일한 총 길이를 갖는 광파이버들(41, 43)에 의해 광학적으로(optically) 접속된다. 펄스 길이(T(X))는 모든 n값들에 대해 T(X, n)보다 작거나 같다.

감지 회로(1)의 입력포트(27)로 들어가는 광 펄스는 N개의 감지 회로들 사이에서 나눠지고, 그 N개의 감지 회로로부터의 N개의 펄스들은 결합하여, 광 검출기(45)의 입력포트로 들어간다. 광 검출기(45)로 들어가는 N개의 펄스들은 T(X)≤T(X, n) 이기 때문에 중첩되지 않는다(non-overlapping). 광 검출기(45)는 입력 광 신호를 시간의 함수인 입력 광 전력에 비례하는 시간의 함수인 진폭을 갖는 출력 전기 신호로 변환시킨다. 광 검출기(45)의 출력은 각각의 감지 회로(19)에서 각각의 2-경로 쌍(20)을 포함하는 두 개의 파이버들을 통해 이동하는 상기 광 웨이브들의 위상차를 결정하는 프로세서(17)로 들어간다.

광 주파수가 F(p)이고, p가 특정 주파수를 식별하는 정수일 경우, 감지회로(n)로부터의 펄스에 대응하는 광 검출기(45)의 출력(P(p, n))은 다음과 같이 주어지며,

A(n) 및 B(n)은 2-경로 쌍에 대해 입력 전력에 비례하는 상수들이고, B(n)은 또한 2-경로 쌍의 혼합 효율(mixing efficiency)에 의존하며, ΔΦ는 환경 방해(environmental disturbance)에 의해 도입된 위상 변화이다. 그 식에는 세 개의 미지수들- A(n), B(n), ΔΦ이 있다. 세 개의 다른 주파수들에 대해 P(p, n)을 측정함으로써, 세 개의 미지수들에서 세 개의 식들이 A(n), B(n), ΔΦ에 대해 풀릴 수 있다. 그 주파수들을 적절히 선택함으로써 그 해법이 오히려 쉽게 얻어질 수 있다. F(p)가 다음 식으로 정의된다고 하자:

여기서, ΔF는 상수이다. p를 -1, 0, 1의 값들로 취하자. 그러면,

ΔFΔt가 1/4이면, 상기 마지막 식의 우변의 첫 항은 1이고, 그 식은 훨씬 더 간단해 진다.

식 (5)에 대한 다른 표현은 p을 -1, 0, 1, 2의 값들로 취한 네 가지 주파수들을 사용함으로써 획득할 수 있다. 그러면,

ΔFΔt가 1/4이면, 사인 항은 1이고, 코사인 항은 0이며, 그 식은 다시 한번 더 간단해진다.

ΔFΔt의 값은 δ을 0으로 유지함으로써 1/4로 유지될 수 있으며, δ는 다음과 같다.

분모의 양들(quantities)은 식(3)과 식(4)으로부터 얻어질 수 있다. B의 값은 δ을 0으로 유도하기 위해 결정할 필요는 없다.

도 2에 도시된 바와 같이, 감지 회로들의 다수의 레이저-구동 어레이들은 동일한 광 검출기 및 프로세서에 의해 멀티플렉싱되고(multiplexed), 제공될 수 있다. 감지 회로 어레이들(51, 53)은 각각 전용 레이저들(55, 57)을 갖고, 각각 전용 위상 변조기들(59, 61)을 갖지만, 공통의 광 검출기(63) 및 공통 프로세서(65)를 공유한다. 두 개의 감지 회로 어레이들의 동작들의 멀티플렉싱은 많은 방법들로 수행될 수 있다. 감지 회로 어레이(51)와 연관된 광 펄스들(67) 및 감지 회로 어레이(53)와 연관된 광 펄스들(69)이 시분할 멀티플렉싱되어(time-division multiplexed) 서로 간섭하지 않도록 하는, 한가지 방법이 도 3에 도시된다. 위상 변조기(59)를 떠난 펄스들(71)이 위상 변조기(61)를 떠난 펄스들(75)에 선행한다. 광 검출기(63)의 입력에 나타나는, 감지 회로 어레이(51)에 연관된 펄스들(73) 및 감지 회로 어레이(53)에 연관된 펄스들(77)이 중첩되지 않도록, 두 개의 감지 회로 어레이들에 대한 시간들( T(X, n))이 선택된다. 펄스 열들(73, 77)을 구성하는 개별 펄스들의 세그먼트에서 세그먼트로의 진폭 변화들은 세그먼트에서 세그먼트로의 광 주파수 변화로부터 초래한다.

멀티플렉싱에 대한 또 다른 접근은 도 4에 도시된 코드 분할의 형태이다. 감지 회로 어레이(51)와 연관된 펄스(79)는 4-세그먼트 펄스이고, 감지 회로 어레이(53)와 연관된 펄스(81)의 기간의 1/4를 갖는다. 펄스(81)는 또한 4-세그먼트 펄스이다. 펄스 기간들의 비율은 그 펄스들의 세그먼트들의 수와 의도적으로 동일하게 만들어진다. 광 검출기(63)에 대한 입력에서 나타나는 감지 회로 어레이(53)로부터의 펄스의 각 세그먼트(83)가 감지 회로 어레이(51)로부터의 펄스(85)와 일치하도록 전파 시간들(T(51,n), T(53,n))이 선택된다. 펄스 세그먼트(83)는 단순히 펄스(83)의 각각의 세그먼트들에 일정 전력을 부가하기 때문에, 상기 일정-주파수-광 펄스 세그먼트(constant-frequency-light pulse segment)(83)의 존재는, 펄스(85)와 연관된 위상(2πF(0)Δt+ΔΦ)의 결정에 간섭하지 않을 것이다. 역으로, ΔFΔt가 1/4이면, 펄스(85)의 평균 전력은 각각의 세그먼트(83)에 대해 일정할 것이고, 각 펄스(83)와 연관된 위상(2πF(0)Δt+ΔΦ)은 앞서 기재된 알고리즘들을 이용하여 결정될 수 있다.

세그먼트 기간들의 임의의 결합은 그들이 나머지 펄스 열들 각각의 샘플링에 적절한 적분 시간에 걸친 일정 값에 대해 평균인 그 펄스 열들 중 각 열에서의 전력들을 갖는다는 의미에서, 서로 "수직(orthogonal)"인 한 사용될 수 있다.

본 발명의 실시예들은 광파이버들로 구성된 2-경로 쌍들로 기재되었다. 그러나, 본 발명의 원리들은 광 웨이브들이 입구 포인트에서 두 개의 부분들로 분할되고, 그 후 그들이 다시 결합되는 출구 포인트에 대해 다른 길이들의 두 개의 별개의 경로들을 따르는 임의의 광학 전송 메커니즘에 적용될 수 있다.

Claims

A로 식별되는 구성을 갖는 감지 장치(A)에 있어서,

제어 입력포트와, 광 입력포트와, 광 출력포트를 갖는 광 변조기(A)로서, 상기 광 변조기(A)의 광 입력포트는 간섭성 광 빔(coherent light beam)을 수신하도록 적응되어 있는, 상기 광 변조기(A)와,

하나 또는 그 이상의 감지 회로들 (A,n)로서, 상기 n의 값은 특정 감지회로를 나타내고, n은 1에서 N까지의 정수 값들로 취하고, N은 1보다 크거나 같으며, 각각의 감지 회로 (A,n)는 입력포트 및 출력포트를 갖고, 일부 또는 전체의 감지 회로 (A,n)는 하나 또는 그 이상의 입력-라인 출력포트들 및 하나 또는 그 이상의 출력-라인 입력포트들을 가지며, 각각의 감지 회로 (A,n)는 상기 입력포트로부터 상기 출력포트로의 두 개의 광학 전송 경로들로 이루어진 2-경로 쌍(two-path pair)을 가지며, 상기 광 변조기(A)의 광 출력포트는 상기 감지 회로(A,1)의 상기 입력포트에 광학적으로 접속되고, N 및 n이 1보다 크면, 감지 회로 (A,n-1)의 입력-라인 출력포트는 광학 전송 매체 (A,n,1)에 의해 상기 감지 회로 (A,n)의 입력포트에 광학적으로 접속되며, N 및 n이 1보다 크면, 상기 감지 회로 (A,n)의 출력포트는 광학 전송 매체 (A,n,2)에 의해 감지 회로(A,n-1)의 출력-라인 입력포트에 광학적으로 접속되고, 광학 전송 매체(A,n,1)와 광학 전송 매체 (A,n,2)의 결합은 T(A,n)의 전파 시간을 나타내는, 상기 하나 또는 그 이상의 감지 회로들 (A,n)과,

하나 또는 그 이상의 입력포트들 및 출력포트를 갖는 광 검출기로서, 상기 하나 또는 그 이상의 입력포트들에 들어가는 광이 결합되며, 상기 감지 회로(A,1)의 출력포트는 광 검출기의 상기 입력포트에 광학적으로 접속되고, 상기 광 검출기는 출력포트에서 시간 함수로서의 상기 결합된 입력 광 전력에 비례하는 시간 함수로서의 진폭을 갖는 전기 신호를 생성하는, 상기 광 검출기와,

입력포트, 하나 또는 그 이상의 제어 출력포트들, 및 데이터 출력포트를 갖는 프로세서로서, 상기 광 검출기의 출력포트는 상기 프로세서의 입력포트에 접속되고, 상기 프로세서의 하나 또는 그 이상의 제어 출력포트들 중 하나는 상기 광 변조기(A)의 상기 제어 입력포트에 접속되며, 상기 프로세서는 기간(T(A))을 갖는 광 펄스가 상기 광 변조기(A)의 상기 광 출력포트에서 주기적으로 빠져나가도록 하고, T(A)는 1보다 큰 모든 n값들에 대해 T(A, n)보다 작거나 같으며, 상기 광 주파수는 상기 광 펄스동안 다수의 다른 값들(F(A, p))을 갖고, p는 상기 다수의 다른 값들을 식별하는 정수 값들로 취하고, 상기 광 주파수가 F(A, p)일 때 상기 감지 장치(A)에 의해 생성된 상기 광 검출기의 출력은 P(A, n, p)로 나타내고, n은 특정 감지 회로를 나타내며, 상기 프로세서는 상기 값들(P(A, n, p))을 사용하여 각각의 2-경로 쌍을 포함하는 상기 두 개의 광 경로들에 대한 위상차를 결정하고, 상기 위상차는 상기 프로세서의 출력포트에서 사용 가능해지는, 상기 프로세서를 포함하는, 감지 장치(A).
제 1 항에 있어서,

상기 각각의 2-경로 쌍의 두 개의 경로들을 가로지르는 광 웨이브들에 대한 전파 시간의 차는 미리 결정된 값들 Δt(A,n)이고, F(A,p) = F(A,0) + pΔF 이며, F(A,0)는 기준 주파수이고, ΔF는 미리 결정된 주파수 증분인, 감지 장치.
제 2 항에 있어서,

p는 한 펄스동안에 임의의 순서로 임의의 세 개의 연속하는 정수 값들로 취하는, 감지 장치.
제 3 항에 있어서,

ΔFΔt(A,n)은 공칭으로(nominally) 1/4와 동일한, 감지 장치.
제 2 항에 있어서,

p는 한 펄스동안에 임의의 순서로 임의의 네 개의 연속하는 정수 값들로 취하는, 감지 장치.
제 5 항에 있어서,

ΔFΔt(A,n)은 공칭으로 1/4와 동일한, 감지 장치.
제 6 항에 있어서,

상기 프로세서는 상기 P(A,n,p)의 값들로부터 얻어진 에러 신호를 사용하여 ΔFΔt(A,n)이 대략적으로 1/4와 동일하도록 하는 값으로 ΔF을 유지하는, 감지 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 감지 장치(A)는 감지 장치(B)와 결합하며, 상기 감지 장치(B)는,

제어 입력포트와, 광 입력포트와, 광 출력포트를 갖는 광 변조기(B)로서, 상기 광 변조기(B)의 광 입력포트는 간섭성 광 빔을 수신하도록 적응되어 있는, 상기 광 변조기(B)와,

하나 또는 그 이상의 감지 회로들 (B,m)로서, m의 값은 특정 감지 회로를 나타내고, m은 1에서 M까지의 정수 값들로 취하고, M은 1보다 크거나 같으며, 각각의 감지 회로 (B,m)는 입력포트 및 출력포트를 갖고, 일부 또는 전체의 감지 회로 (B,m)는 하나 또는 그 이상의 입력-라인 출력포트들 및 하나 또는 그 이상의 출력-라인 입력포트들을 갖고, 각각의 감지 회로 (B,m)는 상기 입력포트로부터 상기 출력포트로의 두 개의 광학 전송 경로들로 이루어진 2-경로 쌍(two-path pair)을 가지며, 상기 광 변조기(B)의 광 출력포트는 상기 감지 회로(B,1)의 상기 입력포트에 광학적으로 접속되고, M 및 m이 1보다 크면, 감지 회로 (B,m-1)의 입력-라인 출력포트는 광학 전송 매체 (B,m,1)에 의해 감지 회로 (B,m)의 상기 입력포트에 접속되며, M 및 m이 1보다 크면, 상기 감지 회로 (B,m)의 출력포트는 광학 전송 매체 (B,m,2)에 의해 감지 회로 (B,m-1)의 출력-라인 입력포트에 광학적으로 접속되고, 감지 회로 (B,1)의 출력포트는 광 검출기의 입력포트에 광학적으로 접속되며, 광학 전송 매체 (B,m,1)와 광학 전송 매체 (B,m,2)의 결합은 T(B,m)의 전파 시간을 나타내는, 상기 하나 또는 그 이상의 감지 회로들 (B,m)을 포함하고,

상기 프로세서의 하나 또는 그 이상의 출력포트들은 상기 광 변조기(B)의 상기 제어 입력포트에 접속되고, 상기 프로세서는 기간( T(B))을 갖는 광 펄스가 상기 광 변조기(B)의 상기 광 출력포트에서 주기적으로 빠져나가도록 하고, T(B)는 1보다 큰 모든 m값들에 대해 T(B,m)보다 작거나 같으며, 상기 광 주파수는 상기 광 펄스동안 다수의 다른 값들(F(B,q))을 갖고, q는 상기 다수의 다른 값들을 식별하는 정수 값들로 취하고, q는 단지 p가 그 모든 값들을 통해 사이클링된(cycled) 후에만 값이 변하고, 상기 광 주파수가 F(B,q)일 때 상기 감지 장치(B)에 의해 생성된 상기 광 검출기의 출력은 P(B,m,q)로 나타내고, 상기 프로세서는 상기 값들(P(A,n,p), P(B,m,q))을 사용하여 감지 회로들((A,n), (B,m))에서, 각각의 2-경로 쌍을 포함하는 상기 두 개의 광 경로들에 대한 위상차를 결정하고, 상기 위상차는 상기 프로세서의 출력포트에서 사용가능해지는, 감지 장치(A).
제 8 항에 있어서,

감지 장치(A) 및 감지 장치(B)에서의 각각의 2-경로 쌍 중 두 개의 경로들을 가로지르는 광 웨이브들에 대한 전파 시간의 차는 미리 결정된 값들 Δt(A,n) 및 Δt(B,m)이며, F(A,p)=F(A,0)+pΔF이고, F(B,q)=F(B,0)+qΔF이며, F(A,0) 및 F(B,0)는 기준 주파수들이고, ΔF는 미리 결정된 주파수 증분인, 감지 장치.
제 9 항에 있어서,

p 및 q는 한 펄스동안에 임의의 순서로 임의의 세 개의 연속하는 정수값들을 취하는, 감지 장치.
제 10 항에 있어서,

ΔFΔt(A,n) 및 ΔFΔt(B,m)은 공칭으로 1/4와 동일한, 감지 장치.
제 9 항에 있어서,

p 및 q는 한 펄스동안에 임의의 순서로 임의의 네 개의 연속하는 정수값들을 취하는, 감지 장치.
제 12 항에 있어서,

ΔFΔt(A,n) 및 ΔFΔt(B,m)은 공칭으로 1/4와 동일한, 감지 장치.
제 13 항에 있어서,

상기 프로세서는, P(A,n,p) 및 P(B,m,q)의 값들로부터 얻어진 에러신호를 사용하여 ΔFΔt(A,n) 및 ΔFΔt(B,m)이 대략 1/4와 동일하도록 하는 값으로 ΔF을 유지하는, 감지 장치.
제 8 항에 있어서,

감지 장치(A) 및 감지 장치(B)로부터의 광 펄스들은 상기 광 검출기의 입력포트들에서 중첩되지 않는(nonoverlapping), 감지 장치.
제 8 항에 있어서,

상기 광 검출기의 출력은 성분들 Q(A,n)+P(A,n,p) 및 Q(B,m)+P(B,m,q)로 분리 가능하며, Q(A,n) 및 Q(B,m)은 p 및 q와는 무관한 바이어스 항(term)들인, 감지 장치.
하나 또는 그 이상의 2-경로 쌍들 각각을 통한 전파 후의 광 웨이브들의 위상차를 결정하기 위한 방법으로서, 2-경로 쌍이 공통 입구 포인트를 공통 출구 포인트에 접속하는 두 개의 광학 전송 경로들이고, 상기 광 웨이브들은 상기 입력 포인트에서 동위상(in phase)이 되는, 상기 위상차 결정 방법에 있어서,

(a1) 미리 결정된 기간의 간섭성 광 펄스들을 미리 결정된 시간 간격들로 2-경로 쌍들의 그룹 A 내의 각각의 2-경로 쌍의 입력 포인트에 공급하는 단계로서, 상기 펄스 기간은 다수의 미리 결정된 시간 세그먼트들로 서브-분할(subdivided)되고, 상기 광은 각각의 시간 세그먼트 동안 다른 주파수를 가지고, 상기 2-경로 쌍들의 상기 출구 포인트들에서의 광 펄스들은 미리 결정된 시간 증분들만큼 지연되고 그룹-A 결합 광 신호에 결합되는, 상기 공급 단계와,

(b) 상기 결합 광 신호를 전기 신호로 변환하는 단계로서, 시간 함수로서의 상기 전기 신호의 진폭은 시간 함수로서의 상기 결합-광-신호 전력에 비례하는, 상기 변환 단계와,

(c) 상기 전기 신호의 진폭 값들로부터 각각의 2-경로 쌍에 대한 상기 위상차를 결정하는 단계를 포함하는, 위상차 결정 방법.
제 17 항에 있어서,

환경 방해(environmental disturbances)의 부재에서 각각의 2-경로 쌍의 두 개의 경로들을 가로지르는 광 웨이브들에 대한 전파 시간의 차는 미리 결정되고, 시간 세그먼트 동안 상기 광 주파수는 기준 주파수와, 양 또는 음의 정수 또는 0과 주파수 증분의 곱과의 합과 동일한, 위상차 결정 방법.
제 18 항에 있어서,

광 펄스가 세 개의 시간 세그먼트들로 구성되고, 상기 세 개의 세그먼트들 동안의 상기 광 주파수는 임의의 순서로 취해진 세 개의 연속하는 정수들로 지정되는, 위상차 결정 방법.
제 19 항에 있어서,

2-경로 쌍에 대한 전파 시간의 차와 상기 주파수 증분의 곱은 공칭으로 1/4와 동일한, 위상차 결정 방법.
제 18 항에 있어서,

광 펄스가 네 개의 시간 세그먼트들로 구성되고, 상기 네 개의 세그먼트 동안의 상기 광 주파수는 임의의 순서로 취해진 네 개의 연속하는 정수들로 지정되는, 위상차 결정 방법.
제 21 항에 있어서,

상기 2-경로 쌍에 대한 전파 시간의 차와 상기 주파수 증분의 곱은 공칭으로 1/4와 동일한, 위상차 결정 방법.
제 22 항에 있어서,

(d) 상기 전기 신호의 진폭 값들로부터 얻어진 에러 신호를 사용하여 2-경로 쌍에 대한 전파 시간들의 차와 상기 주파수 증분의 곱이 대략 1/4와 동일하도록 상기 주파수 증분을 조정하는 단계를 더 포함하는, 위상차 결정 방법.
제 17 항에 있어서,

(a2) 미리 결정된 기간의 간섭성 광 펄스들을 미리 결정된 시간 간격들로 2-경로 쌍들의 그룹 B 내의 각각의 2-경로 쌍의 입력 포인트에 공급하는 단계로서, 상기 펄스 기간은 다수의 미리 결정된 시간 세그먼트들로 서브-분할되고, 상기 광은 각각의 시간 세그먼트 동안 다른 주파수를 갖고, 상기 2-경로 쌍들의 상기 출구 포인트들에서의 상기 광 펄스들은 미리 결정된 시간 증분들만큼 지연되고, 그룹-B 결합 광 신호에 결합되는, 상기 공급 단계와,

(a3) 상기 그룹-A 결합 광 신호와 상기 그룹-B 결합 광 신호를, 단계들 (b) 및 (c)에서 수행된 동작들이 행해진 단일의 그룹-A 및 그룹-B 결합 광 신호에 결합하는 단계로서, 상기 그룹-A 및 그룹-B의 2-경로 쌍들에 대한 상기 미리 결정된 시간 증분들, 상기 미리 결정된 시간 간격들, 상기 미리 결정된 시간 세그먼트들, 및 상기 미리 결정된 펄스 기간들은 상기 그룹-A 및 그룹-B의 2-경로 쌍들에 대한 위상차들이 상기 전기 신호로부터 결정될 수 있도록 선택된, 상기 결합 단계를 더 포함하는, 위상차 결정 방법.
제 24 항에 있어서,

상기 그룹-A 및 그룹-B 결합 광 신호의 광 펄스들은 중첩되지 않는, 위상차 결정 방법.
제 24 항에 있어서,

상기 그룹-A 광 펄스들은 상기 그룹-A 및 그룹-B 결합 광 신호에서 상기 그룹-B 광 펄스들과 중첩되고, 그 결과는 그룹-A 광 펄스 또는 그룹-B 광 펄스 둘 중 하나에 대해 펄스 세그먼트동안 상기 전기 신호의 평균 진폭의 고정된 바이어스인, 위상차 결정 방법.