JP2000283846A - 波長計測装置 - Google Patents
波長計測装置Info
- Publication number
- JP2000283846A JP2000283846A JP11092539A JP9253999A JP2000283846A JP 2000283846 A JP2000283846 A JP 2000283846A JP 11092539 A JP11092539 A JP 11092539A JP 9253999 A JP9253999 A JP 9253999A JP 2000283846 A JP2000283846 A JP 2000283846A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- diffraction grating
- wavelength
- bragg diffraction
- sensor
- light
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J9/00—Measuring optical phase difference; Determining degree of coherence; Measuring optical wavelength
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
- Radiation Pyrometers (AREA)
- Spectrometry And Color Measurement (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 波長検出部の機械的な可動部分を不要にし、
耐振性や測定精度の向上、製造コストの低減、歩留まり
の向上を図る。 【解決手段】 測定光が入射される光ファイバに一以上
のセンサ用ブラッグ回折格子が形成され、前記センサ用
ブラッグ回折格子からの反射光の波長を検出して前記セ
ンサ用ブラッグ回折格子の位置における物理量を測定す
る物理量測定システムに関する。センサ用ブラッグ回折
格子Ｓ−ＦＢＧからの反射光を、特定の波長範囲で直線
状に反射率が変化するリニア減衰型ブラッグ回折格子Ｌ
−ＦＢＧに入射させ、このリニア減衰型ブラッグ回折格
子Ｌ−ＦＢＧによる反射光をフォトダイオード３４に入
射させてその光電流の変化に基づいてセンサ用ブラッグ
回折格子Ｓ−ＦＢＧによる反射光の波長を測定する。
耐振性や測定精度の向上、製造コストの低減、歩留まり
の向上を図る。 【解決手段】 測定光が入射される光ファイバに一以上
のセンサ用ブラッグ回折格子が形成され、前記センサ用
ブラッグ回折格子からの反射光の波長を検出して前記セ
ンサ用ブラッグ回折格子の位置における物理量を測定す
る物理量測定システムに関する。センサ用ブラッグ回折
格子Ｓ−ＦＢＧからの反射光を、特定の波長範囲で直線
状に反射率が変化するリニア減衰型ブラッグ回折格子Ｌ
−ＦＢＧに入射させ、このリニア減衰型ブラッグ回折格
子Ｌ−ＦＢＧによる反射光をフォトダイオード３４に入
射させてその光電流の変化に基づいてセンサ用ブラッグ
回折格子Ｓ−ＦＢＧによる反射光の波長を測定する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、温度や歪み（圧
力）等の物理量を、光ファイバのブラッグ回折格子（Fi
ber Bragg Grating、以下ＦＢＧと略す）からの反射光
の波長によって測定する物理量測定システムに適用可能
な波長計測装置に関する。
力）等の物理量を、光ファイバのブラッグ回折格子（Fi
ber Bragg Grating、以下ＦＢＧと略す）からの反射光
の波長によって測定する物理量測定システムに適用可能
な波長計測装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】図９は、従来技術としての、光ファイバ
上の温度分布を測定する温度分布測定システムの全体構
成図である。図９において、１は後述する波長検出部及
び演算部を有する温度分布測定部、１１，１２，１３，
１４は測定光及び反射光が通過する光ファイバ、１５，
１６，１７は測定点に対応する位置に形成されたセンサ
用のブラッグ回折格子、２は光分岐器、３は接続用光フ
ァイバ、４は広帯域光源である。
上の温度分布を測定する温度分布測定システムの全体構
成図である。図９において、１は後述する波長検出部及
び演算部を有する温度分布測定部、１１，１２，１３，
１４は測定光及び反射光が通過する光ファイバ、１５，
１６，１７は測定点に対応する位置に形成されたセンサ
用のブラッグ回折格子、２は光分岐器、３は接続用光フ
ァイバ、４は広帯域光源である。
【０００３】光ファイバのブラッグ回折格子は、周知の
ようにコアの屈折率が光軸に沿って周期的に変化してお
り、屈折率に応じて特定波長を中心とした狭帯域の光を
反射する。例えば、測定対象である物理量が温度である
場合、図９のあるブラッグ回折格子の位置（測定点）で
温度変化が生じると、ブラッグ回折格子のコアの平均屈
折率が変化するため反射光の波長も変化する。従って、
広帯域光源４から照射された光の各ブラッグ回折格子か
らの反射波長の変化と温度変化との関係を予め測定して
おけば、温度分布測定部１により検出される反射光の波
長から各測定点の温度を測定することができ、光ファイ
バの長手方向の温度分布を得ることができる。ここで、
図９におけるブラッグ回折格子１５，１６，１７には、
所定の温度範囲に対応する固有の反射波長範囲が、互い
に重複しないように予め割り当てられている。
ようにコアの屈折率が光軸に沿って周期的に変化してお
り、屈折率に応じて特定波長を中心とした狭帯域の光を
反射する。例えば、測定対象である物理量が温度である
場合、図９のあるブラッグ回折格子の位置（測定点）で
温度変化が生じると、ブラッグ回折格子のコアの平均屈
折率が変化するため反射光の波長も変化する。従って、
広帯域光源４から照射された光の各ブラッグ回折格子か
らの反射波長の変化と温度変化との関係を予め測定して
おけば、温度分布測定部１により検出される反射光の波
長から各測定点の温度を測定することができ、光ファイ
バの長手方向の温度分布を得ることができる。ここで、
図９におけるブラッグ回折格子１５，１６，１７には、
所定の温度範囲に対応する固有の反射波長範囲が、互い
に重複しないように予め割り当てられている。
【０００４】図１０は、温度分布測定部１に使用される
波長検出部の一例を示す図である。図１０において、２
１は各ブラッグ回折格子からの反射光が入射する入力光
ファイバ、２２は出力光ファイバ、２３，２４はコリメ
ータレンズ、２５，２６はハーフミラー、２７，２８は
ハーフミラー２５，２６の間に密接して配置された圧電
素子、２９は圧電素子駆動回路である。
波長検出部の一例を示す図である。図１０において、２
１は各ブラッグ回折格子からの反射光が入射する入力光
ファイバ、２２は出力光ファイバ、２３，２４はコリメ
ータレンズ、２５，２６はハーフミラー、２７，２８は
ハーフミラー２５，２６の間に密接して配置された圧電
素子、２９は圧電素子駆動回路である。
【０００５】この波長検出部は、ハーフミラー２５，２
６間のギャップ長ｇが入射光の波長に対して一定の関係
にある場合に入射光が強められ、または弱められて出射
することを利用したもので、圧電素子駆動回路２９から
圧電素子２７，２８に電圧を印加してギャップ長ｇを調
節しながら出射光強度を観察し、そのときのギャップ長
ｇから入射光の波長を検出するものである。
６間のギャップ長ｇが入射光の波長に対して一定の関係
にある場合に入射光が強められ、または弱められて出射
することを利用したもので、圧電素子駆動回路２９から
圧電素子２７，２８に電圧を印加してギャップ長ｇを調
節しながら出射光強度を観察し、そのときのギャップ長
ｇから入射光の波長を検出するものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】図１０に示したような
波長検出部はメカニカルな構成であるため、耐振性に課
題があった。つまり、外部から振動を受けても高い機械
精度を保たなければならないからである。また、ハーフ
ミラー２５，２６同士の平行性や、ハーフミラー２５，
２６に対するコリメータレンズ２３，２４の光軸の直交
性を維持することも構造上、難しく、これらが製造コス
トの上昇や歩留まり低下の原因となっていた。
波長検出部はメカニカルな構成であるため、耐振性に課
題があった。つまり、外部から振動を受けても高い機械
精度を保たなければならないからである。また、ハーフ
ミラー２５，２６同士の平行性や、ハーフミラー２５，
２６に対するコリメータレンズ２３，２４の光軸の直交
性を維持することも構造上、難しく、これらが製造コス
トの上昇や歩留まり低下の原因となっていた。
【０００７】そこで本発明は、従来のように可動部品を
使用せずに反射光の波長を検出する波長計測装置を提供
しようとするものである。
使用せずに反射光の波長を検出する波長計測装置を提供
しようとするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、請求項１記載の発明は、測定光が入射される光ファ
イバに一以上のセンサ用ブラッグ回折格子が形成され、
前記センサ用ブラッグ回折格子からの反射光の波長を検
出して前記センサ用ブラッグ回折格子の位置における物
理量を測定する物理量測定システムにおいて、前記セン
サ用ブラッグ回折格子からの反射光を、特定の波長範囲
で直線状に反射率が変化するリニア減衰型ブラッグ回折
格子に入射させ、このリニア減衰型ブラッグ回折格子に
よる反射光を受光素子に入射させてその光電流の変化に
基づいて前記センサ用ブラッグ回折格子による反射光の
波長を測定するものである。
め、請求項１記載の発明は、測定光が入射される光ファ
イバに一以上のセンサ用ブラッグ回折格子が形成され、
前記センサ用ブラッグ回折格子からの反射光の波長を検
出して前記センサ用ブラッグ回折格子の位置における物
理量を測定する物理量測定システムにおいて、前記セン
サ用ブラッグ回折格子からの反射光を、特定の波長範囲
で直線状に反射率が変化するリニア減衰型ブラッグ回折
格子に入射させ、このリニア減衰型ブラッグ回折格子に
よる反射光を受光素子に入射させてその光電流の変化に
基づいて前記センサ用ブラッグ回折格子による反射光の
波長を測定するものである。
【０００９】請求項２記載の発明は、センサ用ブラッグ
回折格子からの反射光を、特定の波長範囲で直線状に反
射率が変化するリニア減衰型ブラッグ回折格子に入射さ
せ、このリニア減衰型ブラッグ回折格子による反射光を
第１の受光素子に入射させ、かつ、リニア減衰型ブラッ
グ回折格子による透過光を第２の受光素子に入射させ、
第１、第２の受光素子の光電流の比の対数に基づいてセ
ンサ用ブラッグ回折格子による反射光の波長を測定する
ものである。ここで、「光電流の比の対数」を実現する
に当たっては、二つの受光素子（フォトダイオード）の
電流出力（Ｉ1，Ｉ2）から換算された二つの電圧出力
（Ｖ1，Ｖ2）を対数増幅器にて対数出力（logＶ1，log
Ｖ2）に換算した後、それらの差分出力（logＶ1−logＶ
2）をとることにより、「光電流の比の対数」に相当す
るlog（Ｖ1／Ｖ2）の出力が得られる。
回折格子からの反射光を、特定の波長範囲で直線状に反
射率が変化するリニア減衰型ブラッグ回折格子に入射さ
せ、このリニア減衰型ブラッグ回折格子による反射光を
第１の受光素子に入射させ、かつ、リニア減衰型ブラッ
グ回折格子による透過光を第２の受光素子に入射させ、
第１、第２の受光素子の光電流の比の対数に基づいてセ
ンサ用ブラッグ回折格子による反射光の波長を測定する
ものである。ここで、「光電流の比の対数」を実現する
に当たっては、二つの受光素子（フォトダイオード）の
電流出力（Ｉ1，Ｉ2）から換算された二つの電圧出力
（Ｖ1，Ｖ2）を対数増幅器にて対数出力（logＶ1，log
Ｖ2）に換算した後、それらの差分出力（logＶ1−logＶ
2）をとることにより、「光電流の比の対数」に相当す
るlog（Ｖ1／Ｖ2）の出力が得られる。
【００１０】請求項３記載の発明は、請求項１記載の波
長計測装置において、複数のセンサ用ブラッグ回折格子
の波長変化範囲に対応した同数のリニア減衰型ブラッグ
回折格子を備え、各リニア減衰型ブラッグ回折格子によ
る複数の反射光をそれぞれ同数の受光素子に入射させ、
各受光素子の光電流の変化に基づいて各センサ用ブラッ
グ回折格子による複数の反射光の波長を同時に測定する
ものである。
長計測装置において、複数のセンサ用ブラッグ回折格子
の波長変化範囲に対応した同数のリニア減衰型ブラッグ
回折格子を備え、各リニア減衰型ブラッグ回折格子によ
る複数の反射光をそれぞれ同数の受光素子に入射させ、
各受光素子の光電流の変化に基づいて各センサ用ブラッ
グ回折格子による複数の反射光の波長を同時に測定する
ものである。
【００１１】請求項４記載の発明は、請求項１記載の波
長計測装置において、複数のセンサ用ブラッグ回折格子
の波長変化範囲に対応した同数のリニア減衰型ブラッグ
回折格子を備え、各リニア減衰型ブラッグ回折格子によ
る複数の反射光を光スイッチの切り替えにより単一の受
光素子に入射させ、この受光素子の光電流の変化に基づ
いて各センサ用ブラッグ回折格子による複数の反射光の
波長を順次測定するものである。
長計測装置において、複数のセンサ用ブラッグ回折格子
の波長変化範囲に対応した同数のリニア減衰型ブラッグ
回折格子を備え、各リニア減衰型ブラッグ回折格子によ
る複数の反射光を光スイッチの切り替えにより単一の受
光素子に入射させ、この受光素子の光電流の変化に基づ
いて各センサ用ブラッグ回折格子による複数の反射光の
波長を順次測定するものである。
【００１２】請求項５記載の発明は、請求項１〜４の何
れか１項に記載した波長計測装置において、リニア減衰
型ブラッグ回折格子の温度検出信号に基づき温度制御素
子を動作させてリニア減衰型ブラッグ回折格子の温度を
一定に保つことにより、波長測定精度を向上させるもの
である。
れか１項に記載した波長計測装置において、リニア減衰
型ブラッグ回折格子の温度検出信号に基づき温度制御素
子を動作させてリニア減衰型ブラッグ回折格子の温度を
一定に保つことにより、波長測定精度を向上させるもの
である。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、図に沿って本発明の実施形
態を説明する。まず、図１は本発明の第１実施形態であ
り、請求項１に記載した発明の実施形態に相当する。図
１において、３１は中心波長が１．５５〔μｍ〕の光を
照射する１．５５μｍ光源であり、光ファイバ３８には
光分岐器３２を介してセンサ用ブラッグ回折格子Ｓ−Ｆ
ＢＧが形成されている。ブラッグ回折格子Ｓ−ＦＢＧに
よって反射された光源３１の光は、光分岐器３２を経て
波長計測装置５１に入射する。
態を説明する。まず、図１は本発明の第１実施形態であ
り、請求項１に記載した発明の実施形態に相当する。図
１において、３１は中心波長が１．５５〔μｍ〕の光を
照射する１．５５μｍ光源であり、光ファイバ３８には
光分岐器３２を介してセンサ用ブラッグ回折格子Ｓ−Ｆ
ＢＧが形成されている。ブラッグ回折格子Ｓ−ＦＢＧに
よって反射された光源３１の光は、光分岐器３２を経て
波長計測装置５１に入射する。
【００１４】波長計測装置５１は、光ファイバ３９によ
り前記光分岐器３２に接続される光分岐器３３と、光フ
ァイバ３９の端部に形成されたリニア減衰型ブラッグ回
折格子Ｌ−ＦＢＧと、このブラッグ回折格子Ｌ−ＦＢＧ
による反射光が光分岐器３３及び光ファイバ４０を介し
て入射するフォトダイオード（ＰＤ）３４とを備えてい
る。
り前記光分岐器３２に接続される光分岐器３３と、光フ
ァイバ３９の端部に形成されたリニア減衰型ブラッグ回
折格子Ｌ−ＦＢＧと、このブラッグ回折格子Ｌ−ＦＢＧ
による反射光が光分岐器３３及び光ファイバ４０を介し
て入射するフォトダイオード（ＰＤ）３４とを備えてい
る。
【００１５】ここで、図２に示すように中心波長がほぼ
１．５５〔μｍ〕であるセンサ用ブラッグ回折格子Ｓ−
ＦＢＧの反射波形がリニア減衰型ブラッグ回折格子Ｌ−
ＦＢＧに入射すると、リニア減衰型ブラッグ回折格子Ｌ
−ＦＢＧは図３に示すような特性（実際に販売されてい
る加Innovative Fibers社製の「リニア分別器ファイバ
ーブラッググレーティング」の特性を基に中心波長だけ
変更したもの）を持っているので、センサ用ブラッグ回
折格子Ｓ−ＦＢＧの中心波長の変化と、リニア減衰型ブ
ラッグ回折格子Ｌ−ＦＢＧにより反射してフォトダイオ
ード３４により測定される反射受光光量との関係は、図
４のようになる。この図４の特性は完全な直線ではない
が、この特性を利用すれば、センサ用ブラッグ回折格子
Ｓ−ＦＢＧによる反射波長をフォトダイオード３４の光
電流出力から測定することができる。
１．５５〔μｍ〕であるセンサ用ブラッグ回折格子Ｓ−
ＦＢＧの反射波形がリニア減衰型ブラッグ回折格子Ｌ−
ＦＢＧに入射すると、リニア減衰型ブラッグ回折格子Ｌ
−ＦＢＧは図３に示すような特性（実際に販売されてい
る加Innovative Fibers社製の「リニア分別器ファイバ
ーブラッググレーティング」の特性を基に中心波長だけ
変更したもの）を持っているので、センサ用ブラッグ回
折格子Ｓ−ＦＢＧの中心波長の変化と、リニア減衰型ブ
ラッグ回折格子Ｌ−ＦＢＧにより反射してフォトダイオ
ード３４により測定される反射受光光量との関係は、図
４のようになる。この図４の特性は完全な直線ではない
が、この特性を利用すれば、センサ用ブラッグ回折格子
Ｓ−ＦＢＧによる反射波長をフォトダイオード３４の光
電流出力から測定することができる。
【００１６】なお、上記実施形態において、センサ用ブ
ラッグ回折格子Ｓ−ＦＢＧの特性は、グレーティング長
さ１０〔ｍｍ〕、屈折率変調０．００００６、屈折率
１．４５８として論文「ファイバーグレーティングとそ
の応用」（応用物理、Ｖｏｌ．６６，Ｎｏ．１）を参考
に計算したものである。
ラッグ回折格子Ｓ−ＦＢＧの特性は、グレーティング長
さ１０〔ｍｍ〕、屈折率変調０．００００６、屈折率
１．４５８として論文「ファイバーグレーティングとそ
の応用」（応用物理、Ｖｏｌ．６６，Ｎｏ．１）を参考
に計算したものである。
【００１７】本実施形態は基本的に可動部分がなく、光
ファイバと光分岐器との接続だけによって構成されてい
るので、耐震性に強く、構成が簡単なため低コストであ
ると共に、高速応答性を有することが明らかである。ま
た、リニア減衰型ブラッグ回折格子Ｌ−ＦＢＧは、その
減衰範囲、中心波長等を通常のブラッグ回折格子と同様
な範囲で製作可能である。
ファイバと光分岐器との接続だけによって構成されてい
るので、耐震性に強く、構成が簡単なため低コストであ
ると共に、高速応答性を有することが明らかである。ま
た、リニア減衰型ブラッグ回折格子Ｌ−ＦＢＧは、その
減衰範囲、中心波長等を通常のブラッグ回折格子と同様
な範囲で製作可能である。
【００１８】上述した第１実施形態においては、光源３
１の光量が変動すると、この影響を受けて図４の波長と
受光光量との関係が変化してしまう。また、波長と受光
光量との関係は厳密には直線関係でないことから、図４
の特性をパソコン等に記憶させてその都度、参照しなく
てはならない。
１の光量が変動すると、この影響を受けて図４の波長と
受光光量との関係が変化してしまう。また、波長と受光
光量との関係は厳密には直線関係でないことから、図４
の特性をパソコン等に記憶させてその都度、参照しなく
てはならない。
【００１９】図５に示す第２実施形態は上記の点を改良
したもので、リニア減衰型ブラッグ回折格子Ｌ−ＦＢＧ
の透過光と反射光を検出する二つのフォトダイオードの
受光出力の比の対数をとるようにした。この実施形態は
請求項２の発明の実施形態に相当する。すなわち、図５
の構成が図１と異なるのは、波長計測装置５２におい
て、リニア減衰型ブラッグ回折格子Ｌ−ＦＢＧの透過光
を検出するフォトダイオード３５が追加された点であ
る。
したもので、リニア減衰型ブラッグ回折格子Ｌ−ＦＢＧ
の透過光と反射光を検出する二つのフォトダイオードの
受光出力の比の対数をとるようにした。この実施形態は
請求項２の発明の実施形態に相当する。すなわち、図５
の構成が図１と異なるのは、波長計測装置５２におい
て、リニア減衰型ブラッグ回折格子Ｌ−ＦＢＧの透過光
を検出するフォトダイオード３５が追加された点であ
る。
【００２０】この実施形態によれば、図６に示すよう
に、センサ用ブラッグ回折格子Ｓ−ＦＢＧの中心波長と
フォトダイオード３４，３５の受光出力の比の対数（図
６の縦軸ではLOG(PD2/PD1)として示してある）との関係
が直線になる。このように受光出力の比をとっているの
で、光源３１に光量変動があったとしても両方のフォト
ダイオード３４，３５の出力が同様に変化することにな
り、影響を受けにくくなる。
に、センサ用ブラッグ回折格子Ｓ−ＦＢＧの中心波長と
フォトダイオード３４，３５の受光出力の比の対数（図
６の縦軸ではLOG(PD2/PD1)として示してある）との関係
が直線になる。このように受光出力の比をとっているの
で、光源３１に光量変動があったとしても両方のフォト
ダイオード３４，３５の出力が同様に変化することにな
り、影響を受けにくくなる。
【００２１】次に、図７は本発明の第３実施形態であ
り、請求項３に記載した発明の実施形態に相当する。こ
の実施形態は、第１実施形態（図１）に対して、センサ
用ブラッグ回折格子を複数備え、更に、リニア減衰型ブ
ラッグ回折格子、光分岐器及びフォトダイオードの組を
複数、縦続接続して多点計測システムとしたものであ
る。図７において、Ｓ−ＦＢＧ１〜Ｓ−ＦＢＧｎは光フ
ァイバ３８上のセンサ用ブラッグ回折格子、波長計測装
置５３内のＬ−ＦＢＧ１〜Ｌ−ＦＢＧｎは光ファイバ３
９上のリニア減衰型ブラッグ回折格子、３３１，３３
２，……，３３ｎは光分岐器、３４１，３４２，……，
３４ｎはフォトダイオードである。
り、請求項３に記載した発明の実施形態に相当する。こ
の実施形態は、第１実施形態（図１）に対して、センサ
用ブラッグ回折格子を複数備え、更に、リニア減衰型ブ
ラッグ回折格子、光分岐器及びフォトダイオードの組を
複数、縦続接続して多点計測システムとしたものであ
る。図７において、Ｓ−ＦＢＧ１〜Ｓ−ＦＢＧｎは光フ
ァイバ３８上のセンサ用ブラッグ回折格子、波長計測装
置５３内のＬ−ＦＢＧ１〜Ｌ−ＦＢＧｎは光ファイバ３
９上のリニア減衰型ブラッグ回折格子、３３１，３３
２，……，３３ｎは光分岐器、３４１，３４２，……，
３４ｎはフォトダイオードである。
【００２２】この実施形態では、各センサ用ブラッグ回
折格子Ｓ−ＦＢＧ１〜Ｓ−ＦＢＧｎの波長変化範囲に対
して、それぞれの変化範囲で反射特性が直線状に変化す
る同数のリニア減衰型ブラッグ回折格子Ｌ−ＦＢＧ１〜
Ｌ−ＦＢＧｎを用意しておき、それぞれの検出波長範囲
が重ならないようにしておく。これにより、波長多重化
による多点計測が可能となり、各センサ用ブラッグ回折
格子Ｓ−ＦＢＧ１〜Ｓ−ＦＢＧｎの位置における温度等
の物理量の同時測定が可能になる。
折格子Ｓ−ＦＢＧ１〜Ｓ−ＦＢＧｎの波長変化範囲に対
して、それぞれの変化範囲で反射特性が直線状に変化す
る同数のリニア減衰型ブラッグ回折格子Ｌ−ＦＢＧ１〜
Ｌ−ＦＢＧｎを用意しておき、それぞれの検出波長範囲
が重ならないようにしておく。これにより、波長多重化
による多点計測が可能となり、各センサ用ブラッグ回折
格子Ｓ−ＦＢＧ１〜Ｓ−ＦＢＧｎの位置における温度等
の物理量の同時測定が可能になる。
【００２３】図８は本発明の第４実施形態であり、請求
項４に記載した発明の実施形態に相当する。この実施形
態は、第３実施形態のフォトダイオード３４１，３４
２，……，３４ｎの特性上のバラツキによる影響を取り
除くために、光スイッチを用いた例である。図８におい
て、波長計測装置５４内の光分岐器３３１，３３２，…
…，３３ｎには光スイッチ３７を介して単一のフォトダ
イオード３４が接続されており、光スイッチ３７を切り
替えることで所望のリニア減衰型ブラッグ回折格子から
の反射光（すなわち、対応するセンサ用ブラッグ回折格
子からの反射光）をフォトダイオード３４が受光する。
このように構成すると、第３実施形態に見られるフォト
ダイオード間の特性のバラツキがなくなり、波長測定精
度を高めることができる。
項４に記載した発明の実施形態に相当する。この実施形
態は、第３実施形態のフォトダイオード３４１，３４
２，……，３４ｎの特性上のバラツキによる影響を取り
除くために、光スイッチを用いた例である。図８におい
て、波長計測装置５４内の光分岐器３３１，３３２，…
…，３３ｎには光スイッチ３７を介して単一のフォトダ
イオード３４が接続されており、光スイッチ３７を切り
替えることで所望のリニア減衰型ブラッグ回折格子から
の反射光（すなわち、対応するセンサ用ブラッグ回折格
子からの反射光）をフォトダイオード３４が受光する。
このように構成すると、第３実施形態に見られるフォト
ダイオード間の特性のバラツキがなくなり、波長測定精
度を高めることができる。
【００２４】上記各実施形態において、リニア減衰型ブ
ラッグ回折格子の温度を検出し、その温度検出信号に基
づきペルチェ素子等の温度制御素子によりリニア減衰型
ブラッグ回折格子の温度を一定に保って光フィルタリン
グ特性の変動を少なくすれば、波長測定精度が一層向上
する。これは、請求項５に記載した発明の実施形態に相
当する。
ラッグ回折格子の温度を検出し、その温度検出信号に基
づきペルチェ素子等の温度制御素子によりリニア減衰型
ブラッグ回折格子の温度を一定に保って光フィルタリン
グ特性の変動を少なくすれば、波長測定精度が一層向上
する。これは、請求項５に記載した発明の実施形態に相
当する。
【００２５】なお、本発明に適用される波長検出方法
は、光ファイバを用いた波長多重通信にも適用できるこ
とは明らかである。
は、光ファイバを用いた波長多重通信にも適用できるこ
とは明らかである。
【００２６】
【発明の効果】以上のように請求項１記載の発明によれ
ば、従来のようにギャップ長の微小変位を得るために機
械的可動部分を有する波長検出部を用いるのではなく、
リニア減衰型ブラッグ回折格子の反射光量を受光素子に
より計測するようにしたので、耐震性に強く、低コスト
で製品の歩留まりも高いとともに、高速応答性を有する
波長計測装置を実現することができる。請求項２記載の
発明によれば、センサ用ブラッグ回折格子の中心波長と
二つの受光素子の光電流出力の比の対数値とが直線関係
となり、光源の光量変動を受けにくいシステムを構成す
ることができる。請求項３記載の発明によれば、中心波
長とリニア減衰範囲とが異なるリニア減衰型ブラッグ回
折格子をセンサ用ブラッグ回折格子と同数用意すること
で多点計測が可能となり、また、請求項４記載の発明に
よれば、多点計測時に問題となる受光素子間の特性上の
バラツキを低減できるという効果がある。更に、請求項
５に記載したごとく、リニア減衰型ブラッグ回折格子の
温度を一定に保つようにすれば、光フィルタリング特性
の変動が少なくなって波長測定精度が一層向上する。
ば、従来のようにギャップ長の微小変位を得るために機
械的可動部分を有する波長検出部を用いるのではなく、
リニア減衰型ブラッグ回折格子の反射光量を受光素子に
より計測するようにしたので、耐震性に強く、低コスト
で製品の歩留まりも高いとともに、高速応答性を有する
波長計測装置を実現することができる。請求項２記載の
発明によれば、センサ用ブラッグ回折格子の中心波長と
二つの受光素子の光電流出力の比の対数値とが直線関係
となり、光源の光量変動を受けにくいシステムを構成す
ることができる。請求項３記載の発明によれば、中心波
長とリニア減衰範囲とが異なるリニア減衰型ブラッグ回
折格子をセンサ用ブラッグ回折格子と同数用意すること
で多点計測が可能となり、また、請求項４記載の発明に
よれば、多点計測時に問題となる受光素子間の特性上の
バラツキを低減できるという効果がある。更に、請求項
５に記載したごとく、リニア減衰型ブラッグ回折格子の
温度を一定に保つようにすれば、光フィルタリング特性
の変動が少なくなって波長測定精度が一層向上する。
【図１】本発明の第１実施形態を示す構成図である。
【図２】図１のセンサ用ブラッグ回折格子の反射波長と
光量との関係を示す図である。
光量との関係を示す図である。
【図３】図１のリニア減衰型ブラッグ回折格子の波長と
透過率との関係を示す図である。
透過率との関係を示す図である。
【図４】図１のセンサ用ブラッグ回折格子の中心波長と
フォトダイオードにより測定される反射受光光量との関
係を示す図である。
フォトダイオードにより測定される反射受光光量との関
係を示す図である。
【図５】本発明の第２実施形態を示す構成図である。
【図６】図５のセンサ用ブラッグ回折格子の中心波長と
二つのフォトダイオードの受光出力の比の対数との関係
を示す図である。
二つのフォトダイオードの受光出力の比の対数との関係
を示す図である。
【図７】本発明の第３実施形態を示す構成図である。
【図８】本発明の第４実施形態を示す構成図である。
【図９】従来技術としての温度分布測定システムの全体
構成図である。
構成図である。
【図１０】従来技術における温度検出部の構成図であ
る。
る。
Ｓ−ＦＢＧ，Ｓ−ＦＢＧ１〜Ｓ−ＦＢＧｎ センサ用ブ
ラッグ回折格子 Ｌ−ＦＢＧ，Ｌ−ＦＢＧ１〜Ｌ−ＦＢＧｎ リニア減衰
型ブラッグ回折格子 ３１ １．５５μｍ光源 ３２，３３，３３１，３３２，……，３３ｎ 光分岐器 ３４，３５，３４１，３４２，……，３４ｎ フォトダ
イオード（ＰＤ） ３６ 光スイッチ ３８，３９，４０ 光ファイバ ５１，５２，５３，５４ 波長計測装置
ラッグ回折格子 Ｌ−ＦＢＧ，Ｌ−ＦＢＧ１〜Ｌ−ＦＢＧｎ リニア減衰
型ブラッグ回折格子 ３１ １．５５μｍ光源 ３２，３３，３３１，３３２，……，３３ｎ 光分岐器 ３４，３５，３４１，３４２，……，３４ｎ フォトダ
イオード（ＰＤ） ３６ 光スイッチ ３８，３９，４０ 光ファイバ ５１，５２，５３，５４ 波長計測装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2G020 AA03 BA20 CC06 CD12 CD24 2G065 AB02 AB22 BA09 BB02 BB15 CA21 2G066 BA18 BA38 BA44 BB11
Claims (5)
- 【請求項１】 測定光が入射される光ファイバに一以上
のセンサ用ブラッグ回折格子が形成され、前記センサ用
ブラッグ回折格子からの反射光の波長を検出して前記セ
ンサ用ブラッグ回折格子の位置における物理量を測定す
る物理量測定システムにおいて、 前記センサ用ブラッグ回折格子からの反射光を、特定の
波長範囲で直線状に反射率が変化するリニア減衰型ブラ
ッグ回折格子に入射させ、このリニア減衰型ブラッグ回
折格子による反射光を受光素子に入射させてその光電流
の変化に基づいて前記センサ用ブラッグ回折格子による
反射光の波長を測定することを特徴とする波長計測装
置。 - 【請求項２】 測定光が入射される光ファイバに一以上
のセンサ用ブラッグ回折格子が形成され、前記センサ用
ブラッグ回折格子からの反射光の波長を検出して前記セ
ンサ用ブラッグ回折格子の位置における物理量を測定す
る物理量測定システムにおいて、 前記センサ用ブラッグ回折格子からの反射光を、特定の
波長範囲で直線状に反射率が変化するリニア減衰型ブラ
ッグ回折格子に入射させ、このリニア減衰型ブラッグ回
折格子による反射光を第１の受光素子に入射させ、か
つ、前記リニア減衰型ブラッグ回折格子による透過光を
第２の受光素子に入射させ、第１、第２の受光素子の光
電流の比の対数に基づいて前記センサ用ブラッグ回折格
子による反射光の波長を測定することを特徴とする波長
計測装置。 - 【請求項３】 請求項１記載の波長計測装置において、 複数のセンサ用ブラッグ回折格子の波長変化範囲に対応
した同数のリニア減衰型ブラッグ回折格子を備え、各リ
ニア減衰型ブラッグ回折格子による複数の反射光をそれ
ぞれ同数の受光素子に入射させ、各受光素子の光電流の
変化に基づいて各センサ用ブラッグ回折格子による複数
の反射光の波長を同時に測定することを特徴とする波長
計測装置。 - 【請求項４】 請求項１記載の波長計測装置において、 複数のセンサ用ブラッグ回折格子の波長変化範囲に対応
した同数のリニア減衰型ブラッグ回折格子を備え、各リ
ニア減衰型ブラッグ回折格子による複数の反射光を光ス
イッチの切り替えにより単一の受光素子に入射させ、こ
の受光素子の光電流の変化に基づいて各センサ用ブラッ
グ回折格子による複数の反射光の波長を順次測定するこ
とを特徴とする波長計測装置。 - 【請求項５】 請求項１〜４の何れか１項に記載した波
長計測装置において、 リニア減衰型ブラッグ回折格子の温度検出信号に基づき
温度制御素子を動作させてリニア減衰型ブラッグ回折格
子の温度を一定に保つことを特徴とする波長計測装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09253999A JP3663966B2 (ja) | 1999-03-31 | 1999-03-31 | 波長計測装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09253999A JP3663966B2 (ja) | 1999-03-31 | 1999-03-31 | 波長計測装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000283846A true JP2000283846A (ja) | 2000-10-13 |
| JP3663966B2 JP3663966B2 (ja) | 2005-06-22 |
Family
ID=14057190
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP09253999A Expired - Fee Related JP3663966B2 (ja) | 1999-03-31 | 1999-03-31 | 波長計測装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3663966B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100388115C (zh) * | 2005-08-26 | 2008-05-14 | 天津大学 | 光纤Bragg光栅传感解调装置及解调方法 |
| KR101280922B1 (ko) * | 2011-12-29 | 2013-07-02 | 전북대학교산학협력단 | 광섬유 센서장치 |
| KR20150014615A (ko) * | 2013-07-30 | 2015-02-09 | 주식회사 포벨 | 파장 측정 장치가 내장된 외부 공진기형 레이저 |
| WO2022065758A1 (ko) * | 2020-09-25 | 2022-03-31 | 한국기계연구원 | 다중대상 거리측정 시스템 및 이를 이용한 다중대상 거리측정 방법 |
-
1999
- 1999-03-31 JP JP09253999A patent/JP3663966B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100388115C (zh) * | 2005-08-26 | 2008-05-14 | 天津大学 | 光纤Bragg光栅传感解调装置及解调方法 |
| KR101280922B1 (ko) * | 2011-12-29 | 2013-07-02 | 전북대학교산학협력단 | 광섬유 센서장치 |
| WO2013100742A1 (ko) * | 2011-12-29 | 2013-07-04 | 전북대학교산학협력단 | 광섬유 센서장치 |
| US9170130B2 (en) | 2011-12-29 | 2015-10-27 | Industrial Cooperation Foundation Chonbuk National University | Fiber-optic sensor device having a second fiber bragg grating unit to reflect light passing through a fiber optic sensor |
| KR20150014615A (ko) * | 2013-07-30 | 2015-02-09 | 주식회사 포벨 | 파장 측정 장치가 내장된 외부 공진기형 레이저 |
| KR102217730B1 (ko) * | 2013-07-30 | 2021-02-22 | 주식회사 포벨 | 파장 측정 장치가 내장된 외부 공진기형 레이저 |
| WO2022065758A1 (ko) * | 2020-09-25 | 2022-03-31 | 한국기계연구원 | 다중대상 거리측정 시스템 및 이를 이용한 다중대상 거리측정 방법 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3663966B2 (ja) | 2005-06-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6285446B1 (en) | Distributed sensing system | |
| US8854608B2 (en) | Optical fiber sensing system | |
| US6680472B1 (en) | Device for measuring of optical wavelengths | |
| JP2716207B2 (ja) | 干渉計センサ及び干渉計装置における該センサの使用 | |
| CN102183866B (zh) | 基于非平衡Mach-Zehnder的多路复用光纤干涉仪的解调装置 | |
| CA2272033A1 (en) | Arrangement for determining the temperature and strain of an optical fiber | |
| WO2013100742A1 (ko) | 광섬유 센서장치 | |
| CN102661755A (zh) | 基于光纤布拉格光栅的可扩展分布式传感系统 | |
| KR20120122612A (ko) | 분광기를 기반으로 하는 광섬유센서 시스템 | |
| AU2020103661A4 (en) | A distributed fiber strain measurement system based on an adjustable-cavity-length F-P white light interferometric demodulator | |
| CN101169334A (zh) | 一种强度调制型光纤传感器的复用方法 | |
| CN102221343B (zh) | 基于可调分光比光纤全谱反射镜的准分布白光干涉应变传感系统 | |
| CN105806374B (zh) | 一种光纤光栅波长的解调方法 | |
| JP3760649B2 (ja) | 物理量測定システム | |
| JP3663966B2 (ja) | 波長計測装置 | |
| JP3669473B2 (ja) | 波長計測装置 | |
| JP3925202B2 (ja) | 高速波長検出装置 | |
| JP2017116416A (ja) | 検出装置、インテロゲータ、及びひずみ検出システム | |
| US4947038A (en) | Process and arrangement for optically measuring a physical quantity | |
| JP2000283843A (ja) | 波長計測装置 | |
| RU81574U1 (ru) | Волоконно-оптическая измерительная система (варианты) | |
| JP2669359B2 (ja) | 歪み測定方法及びその装置 | |
| JPH0953999A (ja) | 光式外力検知装置 | |
| JP4039217B2 (ja) | 波長計測装置 | |
| EP0591912B1 (fr) | Interféromètre, comprenant un ensemble intégré et un miroir séparés l'un de l'autre par une région de mesure |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20041012 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20041026 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20050308 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20050321 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080408 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090408 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100408 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110408 Year of fee payment: 6 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |