JPS59196403A - フアブリ・ペロ−形検知装置 - Google Patents

フアブリ・ペロ−形検知装置

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JPS59196403A
JPS59196403A JP59048269A JP4826984A JPS59196403A JP S59196403 A JPS59196403 A JP S59196403A JP 59048269 A JP59048269 A JP 59048269A JP 4826984 A JP4826984 A JP 4826984A JP S59196403 A JPS59196403 A JP S59196403A
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waveguide
fabry
perot
cavity
type
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JP59048269A
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ジヨリオン・ピ−タ−・ウイルソン
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    • G01R33/032—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux using magneto-optic devices, e.g. Faraday or Cotton-Mouton effect
    • G01R33/0327—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux using magneto-optic devices, e.g. Faraday or Cotton-Mouton effect with application of magnetostriction
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
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    • G01D5/32—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light
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    • G01D5/353—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells influencing the transmission properties of an optical fibre
    • G01D5/35306—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells influencing the transmission properties of an optical fibre using an interferometer arrangement
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明はファプリ・ペロー形検知装置に関し、より特定
的には、検知・やラメータがファプリ・ペロー空胴の光
路長を変化妊せることによシ作用する検知器に関する。
従来技術 干渉計装置は従来、光学的位相シフト、精密波長、微小
距離および厚み等の測定、およびその他の周知の応用技
術としてすでに知られている。この場合、光学的、磁気
誘導的位相シフトの測定は新規性のおる装置としてのフ
ァプリ・ペロー形干渉計の概念を用いることを企図して
いる。測定における変化は第２のファプリ・ペロー空胴
と光学的に直列に置かれる第１の空胴によって紹来的に
生ずる干渉効果を解析することによって検出器れる。生
ずるこれらの干渉効果のためには２つの空胴が同一光路
長であることを必要とする。すなわち、これらの光路長
の差が干渉全観察するために用いられる光のコヒーレン
ス長よりも小さいことである。
空胴の各々はくし形フィルターとして扱われ、その「回
」は空胴長に依存する値による周波数（波長）にて間隔
を持つ狭通過帯域を表わしている。「１」の尖鋭度は空
胴の加工精密性に依存し、その精密性は、Ｑ（特性係数
）の測定および終端面の反射性、終端面間の媒体に関連
する吸収損失および面の不整合による損失によシ規定さ
れる。
仮シに第１の空胴の光路長が小整数の半波長だけ第２の
空胴の光路長と異なる場合には、−万のくし形の「崗」
は他方の「歯」とそろえられ（一致され）、その結果と
して一方の空胴を経て伝搬される光は他方の空胴を通過
するときわずかに減摂される。従って、高度な伝搬はＯ
ｏおよび１８０°の位相関係に関連される。しかしなが
ら、いずれかの空胴の光路長がその位相関係が００又は
１８０゜から離れるように移動することによってわずか
な倉たけ変化する場合には、一方のくし形の「爾」は他
力の「歯」から変位し、伝搬□は急速に低下する。
伝搬の結合がその最大値の近似的に０．７倍あるように
２つの空胴の光路長の関係を配置することによシ、相対
位相の非常にわずかな変化が伝搬上の比較的大きな変化
を生ずるように装置として確立される。基本的には伝搬
における特定な一変化は位相の特定η変化と相関関係に
あるが、これは、２つのパラメータに関連する正確な伝
達関数の知識を心安とする。従って、ファプリ・ペロー
形検知装置においては、空胴結合の伝搬を測定する検出
器から得られる誤り信号によって一方の空胴の光路長に
作用する伸長器全駆動することによυ、２つの空洞の相
対位相を維持するようなフィードパンク方式を使用する
ことが好適である。
従来のファプリ・ペロー空胴は空隙を有する２つの並列
反射器から成る。１つの例では、反射面間の空隙には空
気が介在し、他力、きわどい測定の場合には、装置の動
作が周囲温度の変化によシ誘引される屈折率の変化によ
り影響されないように真空が適切である。本発明は反射
面間の伝搬媒体が光感波路形構造によりもたらされるよ
うな光導波路形空胴に関し、この光導波路形構造は、例
えば、誘電体材料による平版によって規定される導波路
形チャネルの光ファイバーである。このような形式の導
波路形窒胴を採用する装置は、例えば、ニス、ソニー、
ペエツチョスキによる「感応繊維−光学的ファプリ・ペ
ロー干渉計ｊ　（ＩＥＥＥジャーナル量子電子学、ＱＥ
−１７巻、第１１号、１９８１年１１月発行、第２１６
８〜７０貞）に記載されている。
光学的当量の容積以上の導波路形空胴の利点は、ビーム
の「逃げ」を避けるための平行で平坦な面に対する厳し
い要求が非常に緩和される。これは、面から反射される
光は導波路の計容月日にある限り導かれるからである。
さらに、導波路形空胴は、面が構造上一体向であるので
本質的により強固であり、それゆえ、不整合はなく特に
相対する環境に２ける検知器への応用に適切である。こ
の形式の空胴では、光路長は温度に依存し、それゆえ、
非常に厳重な温度仙御を確保するか又は量的な手段を用
い温度効果によシ生ずる誤りを補償するかの要求がある
。
発明の目的 本発明の目的は特に後者、即ち、誤シの補償の場合に関
し、ｉｉによシ誘引される効果の評価のために検知空胴
に熱的に結合される基準空胴を採用することにある。
発明の概要 本発明によれば、導波路形ファブリ・ペロー空胴の光路
長および同一の光路長であって検知空胴と光学的に直列
な他方の導波路形ファブリ・ペロー空胴の光路長との間
の所定の位相関係を、これら２つの空胴の一方の光路長
であって検知空胴の光路長は検知パラメータによシ変調
されるものを制御することによって、維持するために第
１の帰還制御ループを備える検知装置が提供される。第
２の帰還制御ループは、基準導波路形ファブリ・ペロー
空胴であって検知空胴に熱的に結合され同一の構造と光
路長であるが検知パラメータにより変調されないもの、
と検知空胴と光学的に直列な空胴か又は他の導波路形フ
ァブリ・ペロー空胴（検知空胴と直列な空胴に熱的に結
合され同一の構造および光路長であるもの）、との間の
所定の位相関係を、基準空胴又は他の空胴の光路長を制
御することによって、維持するために設けられる。
実施例 ｉｉ図において、光源１（半導体レーデダイオード、こ
れは単一モードファイバーにおいて効率的に結合するた
めに高輝反吐発散を提供するようしきい値以下で動作す
る）からの光は２本の単一モードファイバー２および３
に送出され、対をなす反射面６により規定される同一の
光路長を有する２つの導波路形ファプリ・ペロー空胴４
および５が設けられた遠隔地局に指向される。検知空胴
を形成する空胴４の光路長′を規定する羊−モードファ
イバーの一部分は磁歪性材料層７によシ被覆される。こ
の材料は印加される磁界の変化に感応する効果的な空胴
長を提供するために例えば鉄・はう素合金Ｆ１ｉ１８０
Ｂ２０による金属ガラスが用いられる。空胴４および５
は共通基板８上に並んで位置される。これは良好な温度
均衡を確保し空胴間の温度不均衡を避けるために互に熱
的に結合される。
２つの空胴４および５から出現する光はさらに２つの単
一モードファイ・ぐ−９および１０に送出され、さらに
空胴４および５と同様な構造と光路長の２つの空胴１１
および１２が設けられた遠隔地局に光を指向する。空胴
１１は検知空胴４と光学的に直列であシその光路長を変
調するために圧電伸長器１３が設けられる。同様に、空
胴１２は基準空胴５と光学的に直列であり圧電伸長器１
４が設けられる。２つの空胴は熱的な結合を確保するよ
う設計された共通基板１５上に取付けられる。
これらの光出力は個々の充電検出器（ホトディテクタ）
１６および１７に供給され、ホトディテクタ１６の出力
は空胴１１の光路長を維持するためにバイアス伸長器工
３への第１の帰還制御ループ４２にて使用され、それに
よシホトディテクタ出力は壁用４および１１の縦列結合
の最犬伝敏に対応するピーク値の０．７倍に近似的に等
しい所定のレベルに存在する。同様に、ホトディテクタ
１７の出力はホトディテクタ１７からの同じ出力レベル
を維持するためにバイアス伸長器１４への第２の帰還制
御ループ４３にて使用される。
検知器はホトディテクタ１６の検知器制御ループおよび
ホトディテクタ１７の基準制御ループの谷々に見合った
帰還制御信号Ｓｏおよびｇｏを提供するために供給磁界
の零の条件にもとづいて調整される。引続いて、磁界が
存在する場合には、・帰還制御信号はＳｌおよびｓｌで
あシ、ここで温度変化の結果として、ｓｌは一般にＩＩ
Ｑとは等しくない。磁歪的におよび圧電的に誘導される
光路長の変化に対する直線的伝達特性を仮定すると、供
給磁界の大きさは（ＳＩＳｏ　）　　（ｓｔ　−ｓｏ　
）に比例するようになる。
第１図の検知器は４つの空胴を使用するが、検知空胴に
対し圧電伸長器を有するように配置することによシ、検
知器および基準空胴がさらに他の共通空胴と光学的に直
列に個々に設けられることも可能である。このような他
の空胴はシステムの光源をそれ自身形成し単一モードレ
ーザによシ提供される。このような配置は第２図に示さ
れる。
単一モードレーザ２０の出力は２本の単一モード光ファ
イバー２２および２３に光を送出する３ｄＢ結合分岐回
路２１に供給され、光ファイバー２２および２３は対を
なす反射面２６により規定される検知器および基準空胴
２４および２５に各々結合される。これらの空胴から出
現する先はホトディテクタ２７および２８に各々指向さ
れる。空胴２４の伝搬媒体は磁歪被覆２９および圧電伸
長器３０が設けられ、空胴２５の伝搬媒体は圧電伸張器
３１が設けられる。
２つの空胴２４および２５は共通基板３２上において互
に熱結合される。帰還制御ルーｆ（図示せず）は第１図
の検知器の対応する帰還制御ループと同じ方法で作用す
るように、ホトディテクタ２７の出力を伸長器３０へ、
ホトディテクタ２８の出力を伸長器３１ヘリンクする。
レーザ２０は空胴２４および２５の光路長と同じ光路長
の伸長された空胴を有し、これは従来長の半導体レーデ
チッｆ　２０　ａによシ設けられ、チップ２０ａはより
？Ｌい反射面２０ｃにて終端する導波路長２０ｂに対反
射結合によって結合される。
第３図は第２図に示す検知器と同様な原理によって動作
する検知器の一体化された光学構造を示す。この場合、
一体化された光学導波路パターンは圧電誘電体基板３３
、一般的にはリチウム・ニオブ系材料により形成される
。単一モードレーデ３４は分岐導波路３５に供給され、
さらに対をなすファプリ・ベロー導波路形空胴３６およ
び３７に供給されその出力はホトディテクタ３８および
３９に結合される。両方の空胴は光路長が伸長されるこ
とによって・ぐイアスミ極４０が設けられる。
空胴３６は供給磁界に感応するように金属ガ゛ラスの磁
歪フィルムで被覆される。帰還制御ループ（図示せず）
は第１図および第２図の検知器にて使用されたものと同
じ方法および同じ目的によυ設けられる。レーザ３４は
丑だ伸長された空胴を有することを必要とし、それによ
り空胴３６および３７の光路長と同一の光路長となり、
同様に第２図のレーザー２０は半導坏チップ３４ａ１導
波路長３４ｂおよびより渦い反射面３４ｃ”ｉ具備する
３つの部分により構成される。
【図面の簡単な説明】
第１図は、検知光学系が解析光学系および検量回路から
離れ又いる場合の本発明による一実施例としての検知装
置の概略図、 第２図は、検知光学系が検出ツ０学系の近くにある場合
の本発明による他の実施例としての検知装置の概略図、
および 第３図は、第２図に示す検知装置の一体化された光学系
の例を示す検知装置の概略図である。 （符号の説明） １．２０ａ、３４ａ・・・レーザ光源、２，３，９゜１
０．２２．２３・・・単一モードファイノぐ−、４゜５
．１１，１２，２４，２５，３６．３７・・・導波路形
ファプリ・ペロー空胴、６，２０ｃ、２６゜３４ｃ・・
・反射面、７・・・磁歪性材料層、８，１５゜３２．３
３・・・基板、１３，１４，３０，３１・・・圧電伸長
器、１６，１７，２７，２８，３８．３９・・・ホトデ
ィテクタ、２１．３５・・・分岐導波路、２４．２５・
・・基準導波路形ファプリ・ペロー空胴、４０・・・／
ぐイアスミ極。 以下余白

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、評価されるべき独立検知パラメータに応答するファ
    プリ・ペロー形検知装置であって、第１および第２の導
    波路形ファプリ・ペロー空胴であって該第１の導波路形
    ファプリ・ペロー空胴は検知空胴であシ該第１および第
    ２の導波路形ファプ１ルペロー空胴は同一の光路長を有
    しかつ光学的に直列であるもの、および第１の帰還制御
    ループであって該独立検知パラメータによシ変調される
    該第１の導波路形ファブリ・ペロー空胴の光路長を制御
    することにより該第１および第２の導波路形ファブリ・
    ペロー空胴の該光路長間の所定の位相関係を維持するよ
    う動作するもの、を仮言する装置が、該第１および第２
    の導波路形ファプリ・ペロー空胴の１つと熱的に結合し
    て関連する該第１および第２の導波路形ファプリ・ペロ
    ー空胴の１つに相対して等価な構造と光路長を有する基
    準導波路形ファプリ・ペロー空胴、および 該基準導波路形ファプリ・ペロー空胴又は該第２の導波
    路形ファブリ・ペロー空胴の１つの光路長を制御するこ
    とによって、該基準導波路形ファブリ・ペロー空胴と該
    第１および第２の導波路形ファプリ・ペロー空胴の１つ
    との間の所定の位相関係を維持するだめの第２の帰還制
    御ループ、を具備するファプリ・ペロー形検知装置。 ２、該検知・々ラメータが磁界強度によシ与えられ該第
    １の導波路形ファプリ・ペロー空胴の光路長が該磁界強
    度により変調される磁歪素子を包含する特許請求の範囲
    第１項記載のファプリ・ベロー形検知装置。 ３、該磁歪素子が該第１の導波路形ファプリ・ペロー空
    胴の導波路伝戴媒体に供給される金属ガラス層からなる
    特許請求の範囲第２項記載のファプリ・ペロー形検知装
    置。 ４、該第１の帰還制御ループが該第１の導波路形ファプ
    リ・ペロー空胴と光学的に直列に該第１および第２の導
    波路形ファブリ・ペロー空胴の１つの光路長を制御する
    特許請求の範囲第１項記載゛のファプリ・ペロー形検知
    装置。 ５．該第１の帰還制御ループが該第１の導波路形ファブ
    リ・ペロー空胴の光路長を制御するように配置される特
    許請求の範囲第１項記載のファプリ・ペロー形検知装置
    。 ６、該基準導波路形ファブリ・ペロー空胴が該第１の導
    波路形ファプリ・ペロー空胴と光学的にぽ列な該導波路
    形ファブリ・ペロー空胴の１つと光学的に直列に設けら
    れる％肝請求の範囲第５項記載の７アプリ・ベロー形検
    知装置。 ７、該第１および基準導波路形ファプリ・ペロー空胴と
    光学的に直列な該空胴が単一モードレーザの空胴からな
    る特許請求の範囲第６項記載のファプリ・ペロー形倹知
    装置。
JP59048269A 1983-03-16 1984-03-15 フアブリ・ペロ−形検知装置 Pending JPS59196403A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB8307241 1983-03-16
GB08307241A GB2136952B (en) 1983-03-16 1983-03-16 Fabry perot sensor

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Application Number Title Priority Date Filing Date
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US (1) US4627728A (ja)
JP (1) JPS59196403A (ja)
AU (1) AU2551184A (ja)
DE (1) DE3409207A1 (ja)
FR (1) FR2542868B1 (ja)
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