JPH0517627Y2 - - Google Patents
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- JPH0517627Y2 JPH0517627Y2 JP18933686U JP18933686U JPH0517627Y2 JP H0517627 Y2 JPH0517627 Y2 JP H0517627Y2 JP 18933686 U JP18933686 U JP 18933686U JP 18933686 U JP18933686 U JP 18933686U JP H0517627 Y2 JPH0517627 Y2 JP H0517627Y2
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- sensor
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- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 40
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims description 14
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims description 14
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims description 14
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 6
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 4
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
Description
【考案の詳細な説明】
＜産業上の利用分野＞
本考案は測定信号を強度変調した光応用センサ
ーからの光信号を検出する光信号検出装置に関
し、測定精度の向上をはかつたものである。
ーからの光信号を検出する光信号検出装置に関
し、測定精度の向上をはかつたものである。
＜従来の技術＞
光信号を測定する手段としては例えば第６図に
示すような装置が知られている。第６図において
１０は光信号をその光の強さに応じて電気信号に
変換するフオトダイオードである。このフオトダ
イオードからの電気信号をアンプ１２で増幅して
検出している。
示すような装置が知られている。第６図において
１０は光信号をその光の強さに応じて電気信号に
変換するフオトダイオードである。このフオトダ
イオードからの電気信号をアンプ１２で増幅して
検出している。
＜考案が解決しようとする問題点＞
上記の様な光検出装置においてはアンプ１２の
出力は第７図に示すように、測定すべき変動成分
が固定成分の上に現れる。アンプは最大光強度に
おいても飽和しない様な条件で使用するが、固定
成分に対して変動成分が小さい場合、変動成分が
ノイズに埋もれてしまう場合がある。固定成分に
よる出力を押え変動成分のみをとりだす場合、フ
オトダイオードは光強度に比例した電流出力をす
るのでこの様な回路では変動成分のみを取出すこ
とは不可能である。
出力は第７図に示すように、測定すべき変動成分
が固定成分の上に現れる。アンプは最大光強度に
おいても飽和しない様な条件で使用するが、固定
成分に対して変動成分が小さい場合、変動成分が
ノイズに埋もれてしまう場合がある。固定成分に
よる出力を押え変動成分のみをとりだす場合、フ
オトダイオードは光強度に比例した電流出力をす
るのでこの様な回路では変動成分のみを取出すこ
とは不可能である。
本考案は上記従来技術の問題点に鑑みて成され
たもので、強度変調された光の中の固定成分を減
少させることにより変動成分をノイズに埋もれる
ことなく取出すことを目的とする。
たもので、強度変調された光の中の固定成分を減
少させることにより変動成分をノイズに埋もれる
ことなく取出すことを目的とする。
＜問題点を解決するための手段＞
上記問題点を解決するための本考案の構成は、
基準光源と、前記基準光源からの出射光を２方向
に分岐する光分岐装置と、該光分岐装置により分
岐した光の一方が入射され物理量の変化に応じて
光強度が変化するように構成されかつ固定成分を
有する光を出射するセンサと、前記分岐した他方
の光が入射されその入射された光の位相および強
度を変化させた光を出射する位相強度調整装置
と、該位相強度調整装置と前記センサからの各出
射光が入射されこれらの光の結合を行い前記物理
量の変化に対応した光を出射する光結合装置と、
該光結合装置からの出射光を入射して電気信号に
変換する光検出装置とを具備し、前記位相強度調
整装置は該位相強度調整装置からの出射光の位相
が前記センサからの出射光の位相に対して前記光
結合装置において反転した位相となるように位相
を調整するとともにその光強度が前記固定成分の
光強度と一致するように光強度を調整することに
より、前記光結合装置が前記固定成分を相殺した
光を出射することを特徴とするものである。
基準光源と、前記基準光源からの出射光を２方向
に分岐する光分岐装置と、該光分岐装置により分
岐した光の一方が入射され物理量の変化に応じて
光強度が変化するように構成されかつ固定成分を
有する光を出射するセンサと、前記分岐した他方
の光が入射されその入射された光の位相および強
度を変化させた光を出射する位相強度調整装置
と、該位相強度調整装置と前記センサからの各出
射光が入射されこれらの光の結合を行い前記物理
量の変化に対応した光を出射する光結合装置と、
該光結合装置からの出射光を入射して電気信号に
変換する光検出装置とを具備し、前記位相強度調
整装置は該位相強度調整装置からの出射光の位相
が前記センサからの出射光の位相に対して前記光
結合装置において反転した位相となるように位相
を調整するとともにその光強度が前記固定成分の
光強度と一致するように光強度を調整することに
より、前記光結合装置が前記固定成分を相殺した
光を出射することを特徴とするものである。
＜実施例＞
以下、本考案の一実施例を図面に基づいて説明
する。
する。
第１図は本考案の光信号検出装置を示すもの
で、１は例えばレーザ光を直線偏光した基準光源
であり、２は基準光源からの光を分岐する光分岐
装置で、例えばハーフミラーである。３は物理量
の変化に応じて光強度が変化するように構成され
た固定成分を有するセンサーで例えば第２図のよ
うに構成されている。第２図において２０はSi基
板、２１はこの基板の上に形成されたSiO2等か
らなる光導波路で、この光導波路の途中に切込み
２２が設けられ、この溝に例えば圧力等によつて
矢印方向に移動する遮蔽体２３が配置されてい
る。この様な構成によれば、光導波路２１の一端
に入射した基準光源からの光は圧力に応じて移動
する遮蔽体によつて出力光の強さが変化する。
で、１は例えばレーザ光を直線偏光した基準光源
であり、２は基準光源からの光を分岐する光分岐
装置で、例えばハーフミラーである。３は物理量
の変化に応じて光強度が変化するように構成され
た固定成分を有するセンサーで例えば第２図のよ
うに構成されている。第２図において２０はSi基
板、２１はこの基板の上に形成されたSiO2等か
らなる光導波路で、この光導波路の途中に切込み
２２が設けられ、この溝に例えば圧力等によつて
矢印方向に移動する遮蔽体２３が配置されてい
る。この様な構成によれば、光導波路２１の一端
に入射した基準光源からの光は圧力に応じて移動
する遮蔽体によつて出力光の強さが変化する。
第１図に戻り４は位相強度調整装置で、例えば
第３図のように構成されている。第３図におい
て、３０はPLZT等の透明基板であり、この基板
の両面に透明電極３１を設け、電源３２から適当
な電圧を印加することにより、この基板を透過す
る光の位相を反転させることが出来る。３３は矢
印方向に回転することにより連続的に光強度を減
衰できる例えばNDフイルターである。光結合装
置５の後段には図では省略するが光を電気信号に
変換する公知の光検出素子が設けられ、その電気
信号は装置の調整段階では例えばオシロスコープ
等により監視できるように構成されているものと
する。
第３図のように構成されている。第３図におい
て、３０はPLZT等の透明基板であり、この基板
の両面に透明電極３１を設け、電源３２から適当
な電圧を印加することにより、この基板を透過す
る光の位相を反転させることが出来る。３３は矢
印方向に回転することにより連続的に光強度を減
衰できる例えばNDフイルターである。光結合装
置５の後段には図では省略するが光を電気信号に
変換する公知の光検出素子が設けられ、その電気
信号は装置の調整段階では例えばオシロスコープ
等により監視できるように構成されているものと
する。
第４図は第１図に示す光結合装置５における光
強度と時間との関係を模式的に示すもので、イは
遮蔽体２３を矢印方向に移動させた場合のセンサ
ーからの出力光の強度の波形、Ｈは固定成分でセ
ンサーからの光強度が最小の強度になつたときの
出力レベルである。また、点線で示すロは固定成
分Ｈを相殺するために必要な位相強度調整装置４
からの光強度を示しており、この点線で示す波形
をずらして実線で示すイの波形に重ね位相を反転
させると固定成分Ｈを相殺することができる。ハ
はイのエンベロープであり、固定成分Ｈを含んだ
状態を示している。
強度と時間との関係を模式的に示すもので、イは
遮蔽体２３を矢印方向に移動させた場合のセンサ
ーからの出力光の強度の波形、Ｈは固定成分でセ
ンサーからの光強度が最小の強度になつたときの
出力レベルである。また、点線で示すロは固定成
分Ｈを相殺するために必要な位相強度調整装置４
からの光強度を示しており、この点線で示す波形
をずらして実線で示すイの波形に重ね位相を反転
させると固定成分Ｈを相殺することができる。ハ
はイのエンベロープであり、固定成分Ｈを含んだ
状態を示している。
次に固定成分を相殺するための位相強度調整装
置の調整方法について説明する。なお、ここでは
光分岐装置からの光が正確に半分に分割され、何
れの経路を経た場合も光の損失は無いものと仮定
する。
置の調整方法について説明する。なお、ここでは
光分岐装置からの光が正確に半分に分割され、何
れの経路を経た場合も光の損失は無いものと仮定
する。
第１図の構成において、光信号検出に際して
は、始めに位相の調整を行う。調整に先立つて光
分岐装置２で分岐した光のうち位相強度調整装置
４から出射する光が最小（零）になるようにND
フイルター３３を回転させておく。
は、始めに位相の調整を行う。調整に先立つて光
分岐装置２で分岐した光のうち位相強度調整装置
４から出射する光が最小（零）になるようにND
フイルター３３を回転させておく。
次に遮蔽体２３を光導波路から取去り、センサ
３からの光強度を最大にした光を光結合器５に入
射する。
３からの光強度を最大にした光を光結合器５に入
射する。
この光結合器５からの光信号を公知の光検出器
で電気信号に変換してオシロスコープに入射する
と、ある一定レベルの出力を観察することができ
る。
で電気信号に変換してオシロスコープに入射する
と、ある一定レベルの出力を観察することができ
る。
次に位相強度調整装置４のNDフイルター３３
を回転させて最大の出力とすると、位相がセンサ
からの光の位相と180°ずれていた場合は光結合器
５の出力信号は最小となりオシロスコープの出力
レベルが最小となる。
を回転させて最大の出力とすると、位相がセンサ
からの光の位相と180°ずれていた場合は光結合器
５の出力信号は最小となりオシロスコープの出力
レベルが最小となる。
また、位相がセンサからの光の位相と合致して
いた場合は光結合器５の出力信号は最大となりオ
シロスコープの出力レベルも最大となる。
いた場合は光結合器５の出力信号は最大となりオ
シロスコープの出力レベルも最大となる。
しかし実際にはそのような偶然は少ないのでオ
シロスコープの出力レベルは最小又は最大の中間
のレベルとなる。
シロスコープの出力レベルは最小又は最大の中間
のレベルとなる。
ここで透明電極へ電圧を印加して位相を回転さ
せるとオシロスコープの出力は増加又は減少する
が、その出力が最小のレベルになつた時点が互い
の光の位相が180°回転した状態である。
せるとオシロスコープの出力は増加又は減少する
が、その出力が最小のレベルになつた時点が互い
の光の位相が180°回転した状態である。
次に強度調整を行う。
透明電極への印加電圧は前記最小のレベルにな
つた時点での電圧を保持し、遮蔽体２３を光導波
路に差し入れて、センサ３からの光強度を最小に
した光を光結合器５に入射する。
つた時点での電圧を保持し、遮蔽体２３を光導波
路に差し入れて、センサ３からの光強度を最小に
した光を光結合器５に入射する。
そしてNDフイルター３３を光強度が減少する
方向に回転させてオシロスコープの出力レベルが
最小になつた時点がセンサーの固定成分の光強度
とNDフイルター３３からの光強度が一致したも
のとなり、この状態においてセンサーの固定成分
が相殺された状態となる。
方向に回転させてオシロスコープの出力レベルが
最小になつた時点がセンサーの固定成分の光強度
とNDフイルター３３からの光強度が一致したも
のとなり、この状態においてセンサーの固定成分
が相殺された状態となる。
そして装置の使用に際しては位相強度調整装置
４の透明電極に前記レベルが最小になつた時の電
圧を印加するとともにその時点の回転角にNDフ
イルター３３の回転角を合わせて使用する。
４の透明電極に前記レベルが最小になつた時の電
圧を印加するとともにその時点の回転角にNDフ
イルター３３の回転角を合わせて使用する。
第５図は光結合装置の出力を示すもので第４図
に示す固定成分が位相強度変換装置からの出力に
より相殺された状態を示している。
に示す固定成分が位相強度変換装置からの出力に
より相殺された状態を示している。
ここで、センサーを通過した光の電界強度Ｅは
次式により表わすことが出来る。
次式により表わすことが出来る。
Ｅ＝｛Ａ＋Ｂ（ｔ）｝e-jwt ……
Ａ；光強度が最低の時の電界強度（固定成
分） Ｂ（ｔ）；時間とともに変動する電界強度成分 ω；光の角周波数 ｔ；時間 また、位相強度調整装置４を通つた光の電界強
度E′は次式により表わすことが出来る。
分） Ｂ（ｔ）；時間とともに変動する電界強度成分 ω；光の角周波数 ｔ；時間 また、位相強度調整装置４を通つた光の電界強
度E′は次式により表わすことが出来る。
E′＝Ae-j(wt-〓) ……
上記，で表わされる光を干渉させた場合の光
強度I′は I′＝｜Ｅ＋E′｜2 ｜｛Ａ＋Ｂ（ｔ）｝e-jwt ＋Ae-j(wt-〓)｜2 ＝｜Ｂ（ｔ）e-jwt｜2＝｛Ｂ（ｔ）｝2 …… となる。干渉後の光強度は時間とともに変化する
成分のみとなり、変動しない成分を除去すること
が出来る。
強度I′は I′＝｜Ｅ＋E′｜2 ｜｛Ａ＋Ｂ（ｔ）｝e-jwt ＋Ae-j(wt-〓)｜2 ＝｜Ｂ（ｔ）e-jwt｜2＝｛Ｂ（ｔ）｝2 …… となる。干渉後の光強度は時間とともに変化する
成分のみとなり、変動しない成分を除去すること
が出来る。
なお、センサーを通つた光の強度Ｉは次式で表
わすことが出来る。
わすことが出来る。
Ｉ＝｜Ｅ｜2
＝A2＋2A・Ｂ（ｔ）＋｛Ｂ（ｔ）｝2 ……
式において、A2は固定成分であり、時間と
ともに変化する光強度成分は2A・Ｂ（ｔ）＋｛Ｂ
（ｔ）｝2である。また、干渉後の光強度成分は式
に示すように｛Ｂ（ｔ）｝2であるからこれらの成分
間には比例関係がないので波形は歪んだ状態とな
るが後段に補正回路を設けることにより補正可能
である。
ともに変化する光強度成分は2A・Ｂ（ｔ）＋｛Ｂ
（ｔ）｝2である。また、干渉後の光強度成分は式
に示すように｛Ｂ（ｔ）｝2であるからこれらの成分
間には比例関係がないので波形は歪んだ状態とな
るが後段に補正回路を設けることにより補正可能
である。
なお、本実施例においてはセンサーとして導波
光遮断型を、位相強度変調装置としてPLZTと
NDフイルタを組合せた例について説明したが、
本例に限ることなく各種の方法を用いることが出
来る。
光遮断型を、位相強度変調装置としてPLZTと
NDフイルタを組合せた例について説明したが、
本例に限ることなく各種の方法を用いることが出
来る。
＜考案の効果＞
以上、実施例とともに具体的に説明したように
本考案によれば、強度変調された光のうち、固定
成分を減少させることにより、変動成分をノイズ
に埋もれることなく検出することが出来る。
本考案によれば、強度変調された光のうち、固定
成分を減少させることにより、変動成分をノイズ
に埋もれることなく検出することが出来る。
第１図は本考案の光信号検出装置の一実施例を
示す構成説明図、第２図はセンサーの一例を示す
説明図、第３図は位相強度変調装置の一例を示す
説明図、第４図は光結合装置の受光状態を示す
図、第５図は光結合装置からの出力を示す図、第
６図は従来の光検出装置を示す説明図、第７図は
従来の光信号検出装置の出力状態を示す図であ
る。 １……基準光源、２……光分岐装置、３……セ
ンサー、４……位相強度調整装置、５……光結合
装置。
示す構成説明図、第２図はセンサーの一例を示す
説明図、第３図は位相強度変調装置の一例を示す
説明図、第４図は光結合装置の受光状態を示す
図、第５図は光結合装置からの出力を示す図、第
６図は従来の光検出装置を示す説明図、第７図は
従来の光信号検出装置の出力状態を示す図であ
る。 １……基準光源、２……光分岐装置、３……セ
ンサー、４……位相強度調整装置、５……光結合
装置。
Claims (1)
- 基準光源と、前記基準光源からの出射光を２方
向に分岐する光分岐装置と、該光分岐装置により
分岐した光の一方が入射され物理量の変化に応じ
て光強度が変化するように構成されかつ固定成分
を有する光を出射するセンサと、前記分岐した他
方の光が入射されその入射された光の位相および
強度を変化させた光を出射する位相強度調整装置
と、該位相強度調整装置と前記センサからの各出
射光が入射されこれらの光の結合を行い前記物理
量の変化に対応した光を出射する光結合装置と、
該光結合装置からの出射光を入射して電気信号に
変換する光検出装置とを具備し、前記位相強度調
整装置は該位相強度調整装置からの出射光の位相
が前記センサからの出射光の位相に対して前記光
結合装置において反転した位相となるように位相
を調整するとともにその光強度が前記固定成分の
光強度と一致するように光強度を調整することに
より、前記光結合装置が前記固定成分を相殺した
光を出射することを特徴とする光信号検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18933686U JPH0517627Y2 (ja) | 1986-12-09 | 1986-12-09 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18933686U JPH0517627Y2 (ja) | 1986-12-09 | 1986-12-09 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6393527U JPS6393527U (ja) | 1988-06-16 |
| JPH0517627Y2 true JPH0517627Y2 (ja) | 1993-05-12 |
Family
ID=31141541
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18933686U Expired - Lifetime JPH0517627Y2 (ja) | 1986-12-09 | 1986-12-09 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0517627Y2 (ja) |
-
1986
- 1986-12-09 JP JP18933686U patent/JPH0517627Y2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6393527U (ja) | 1988-06-16 |
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