JPS6345047B2 - - Google Patents
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- JPS6345047B2 JPS6345047B2 JP55086747A JP8674780A JPS6345047B2 JP S6345047 B2 JPS6345047 B2 JP S6345047B2 JP 55086747 A JP55086747 A JP 55086747A JP 8674780 A JP8674780 A JP 8674780A JP S6345047 B2 JPS6345047 B2 JP S6345047B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- optical
- hydrophone
- radiation
- coupled
- fiber
- Prior art date
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01H—MEASUREMENT OF MECHANICAL VIBRATIONS OR ULTRASONIC, SONIC OR INFRASONIC WAVES
- G01H9/00—Measuring mechanical vibrations or ultrasonic, sonic or infrasonic waves by using radiation-sensitive means, e.g. optical means
- G01H9/004—Measuring mechanical vibrations or ultrasonic, sonic or infrasonic waves by using radiation-sensitive means, e.g. optical means using fibre optic sensors
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/0128—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on electro-mechanical, magneto-mechanical, elasto-optic effects
- G02F1/0131—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on electro-mechanical, magneto-mechanical, elasto-optic effects based on photo-elastic effects, e.g. mechanically induced birefringence
- G02F1/0134—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on electro-mechanical, magneto-mechanical, elasto-optic effects based on photo-elastic effects, e.g. mechanically induced birefringence in optical waveguides
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Nonlinear Science (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
- Instruments For Measurement Of Length By Optical Means (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明の背景
この発明は、海水媒質中の可聴（acoustic）、
言葉を変えると、音響波検出の分野に係り、とく
に特定すると、単一形態の光学的なフアイバをも
つハイドロホン〔hydrophone〕に係り、このハ
イドロホンは、弾性光学的な効果によつて作動さ
れ、検出される音響波と、この音響波が作用する
単一形態の光学的なフアイバとの間の、干渉効果
を使用する。
言葉を変えると、音響波検出の分野に係り、とく
に特定すると、単一形態の光学的なフアイバをも
つハイドロホン〔hydrophone〕に係り、このハ
イドロホンは、弾性光学的な効果によつて作動さ
れ、検出される音響波と、この音響波が作用する
単一形態の光学的なフアイバとの間の、干渉効果
を使用する。
本発明の要約
本発明は、ハイドロホンに係り、さらに特定す
ると、水中に浸される単一形態の光学フアイバを
組み込み、このフアイバに音響波が伝ぱんされ
る。この音響波の伝ぱんは、伝ぱん媒質に圧力振
動をつくり、そして弾性光学的な効果によつて、
フアイバの幾何学的ならびに光学的なパラメータ
に変化をつくり出す。光学フアイバ中に伝ぱんす
る光学波は、位相変化を受け、そして干渉計測的
に検出され得る。基準用アームを形成する第２の
単一形態の光学フアイバによつて干渉計測的に検
出され得る。測定用のアームを構成する水中に浸
された光学フアイバと、基準用の光学フアイバと
の間の光学的な接続が、光学的に強固でコンパク
トな構造内に確立されると共に、集積された光学
的な方法によつてつくられる。作動中の装置のな
んらかの誤調整を防止するためである。
ると、水中に浸される単一形態の光学フアイバを
組み込み、このフアイバに音響波が伝ぱんされ
る。この音響波の伝ぱんは、伝ぱん媒質に圧力振
動をつくり、そして弾性光学的な効果によつて、
フアイバの幾何学的ならびに光学的なパラメータ
に変化をつくり出す。光学フアイバ中に伝ぱんす
る光学波は、位相変化を受け、そして干渉計測的
に検出され得る。基準用アームを形成する第２の
単一形態の光学フアイバによつて干渉計測的に検
出され得る。測定用のアームを構成する水中に浸
された光学フアイバと、基準用の光学フアイバと
の間の光学的な接続が、光学的に強固でコンパク
トな構造内に確立されると共に、集積された光学
的な方法によつてつくられる。作動中の装置のな
んらかの誤調整を防止するためである。
かくして、本件の発明は、弾性光学的な効果に
よつて作動する単一形態の光フアイバをもつハイ
ドロホンに係り、この場合、これは、集積された
光学回路の基体に結合された単一形態のレーザ光
源を備え、この基体は、この光源からの放射を、
２つの第１の集積された光学的ガイドの方向に分
離するための手段が配設されていると共に、２つ
の第２の集積された光学的ガイドによつて誘導さ
れる放射を再び結合するための手段が配設され、
そして、第１の単一形態の光学フアイバは、測定
用のアームを形成し、このアームは、検出される
音響波にさらされる第１の相互作用媒質中に浸さ
れ、そして第２の単一形態の光学フアイバが基準
アームを形成し、上記２つのフアイバの端はそれ
ぞれ、第１の光学フアイバのひとつ、ならびに第
２の光学フアイバのひとつに堅く結合され、これ
により、上記ハイドロホンはさらに、電気的に制
御される位相変調器を組み込んで、集積された光
学ガイドのひとつに作用し、ガイドされる波の間
の位相変位をつくり、そして再結合手段から現わ
れる放射を検出するための手段、ならびに検出さ
れた信号を処理して、制御信号を位相変調器に供
給する装置を組み込み、この結果、２つのアーム
の間の位相変化は、検出される音響波に独立で、
最大の感度点の近くに維持され、処理装置はさら
に、音響波を特徴づける測定用信号を供給する。
よつて作動する単一形態の光フアイバをもつハイ
ドロホンに係り、この場合、これは、集積された
光学回路の基体に結合された単一形態のレーザ光
源を備え、この基体は、この光源からの放射を、
２つの第１の集積された光学的ガイドの方向に分
離するための手段が配設されていると共に、２つ
の第２の集積された光学的ガイドによつて誘導さ
れる放射を再び結合するための手段が配設され、
そして、第１の単一形態の光学フアイバは、測定
用のアームを形成し、このアームは、検出される
音響波にさらされる第１の相互作用媒質中に浸さ
れ、そして第２の単一形態の光学フアイバが基準
アームを形成し、上記２つのフアイバの端はそれ
ぞれ、第１の光学フアイバのひとつ、ならびに第
２の光学フアイバのひとつに堅く結合され、これ
により、上記ハイドロホンはさらに、電気的に制
御される位相変調器を組み込んで、集積された光
学ガイドのひとつに作用し、ガイドされる波の間
の位相変位をつくり、そして再結合手段から現わ
れる放射を検出するための手段、ならびに検出さ
れた信号を処理して、制御信号を位相変調器に供
給する装置を組み込み、この結果、２つのアーム
の間の位相変化は、検出される音響波に独立で、
最大の感度点の近くに維持され、処理装置はさら
に、音響波を特徴づける測定用信号を供給する。
本発明は、制限されるものでない実施例に関連
して、ならびに添付された図面を参照して、これ
以後において、さらに詳しく記載される。
して、ならびに添付された図面を参照して、これ
以後において、さらに詳しく記載される。
望ましい実施例の詳しい説明
本発明によるハイドロホンは、干渉計の構造を
有し、そして干渉計の光学路のひとつに、検出さ
れるべき音響波の場に浸される単一形態の光学フ
アイバを有し、この音響波は均一で、圧力（Ｐ）
ならびに周波数（ωs）をもつと仮定される。弾
性光学的な効果によつて、この音響波の場は、フ
アイバの指数ｎの指数変化（Δn）を導く。この
指数の変化は、位相の変位Δφを導き、この変化
は、指数変化Δn、浸されたフアイバの長さｌ、
ならびに光学波の波長λの関数、 Δφ（ωs）＝2πl／λΔn である。
有し、そして干渉計の光学路のひとつに、検出さ
れるべき音響波の場に浸される単一形態の光学フ
アイバを有し、この音響波は均一で、圧力（Ｐ）
ならびに周波数（ωs）をもつと仮定される。弾
性光学的な効果によつて、この音響波の場は、フ
アイバの指数ｎの指数変化（Δn）を導く。この
指数の変化は、位相の変位Δφを導き、この変化
は、指数変化Δn、浸されたフアイバの長さｌ、
ならびに光学波の波長λの関数、 Δφ（ωs）＝2πl／λΔn である。
この指数の変化Δnは、Δn0sinωsｔに等しく、
この場合、Δn0＝１／２n3・Pe・Ｐ／Ｅで、Ｐは、フア イバの光弾性定数であり、Ｅは、フアイバを形成
する物質のヤング係数である〔Ｐ／Ｅは、音響波の 場によりフアイバに与えられるストレスであ
る。〕。浸された単一形態の光学フアイバの長さｌ
は、考慮されて、測定される位相の変位（Δφ）
を可能にしなければならない。しかしながら、フ
アイバの全長にわたり、集積の効果をもたらすた
めに必要とされるのは、浸されたフアイバの伝ぱ
ん時間が、音響波の期間と比較して大きすぎない
ことである。実例として、もし浸されたフアイバ
の長さが600ｍであると、このフアイバの光学波
の伝ぱん時間は、3μsである。圧力場が急速すぎ
て変化しないということを受け入れるため、音響
波は、160KHzよりも高い周波数を有してはな
らない〔音響波の期間は、τs＝6μsで、少なくと
もフアイバ中の伝ぱん時間の２倍に等しい。〕。
この場合、Δn0＝１／２n3・Pe・Ｐ／Ｅで、Ｐは、フア イバの光弾性定数であり、Ｅは、フアイバを形成
する物質のヤング係数である〔Ｐ／Ｅは、音響波の 場によりフアイバに与えられるストレスであ
る。〕。浸された単一形態の光学フアイバの長さｌ
は、考慮されて、測定される位相の変位（Δφ）
を可能にしなければならない。しかしながら、フ
アイバの全長にわたり、集積の効果をもたらすた
めに必要とされるのは、浸されたフアイバの伝ぱ
ん時間が、音響波の期間と比較して大きすぎない
ことである。実例として、もし浸されたフアイバ
の長さが600ｍであると、このフアイバの光学波
の伝ぱん時間は、3μsである。圧力場が急速すぎ
て変化しないということを受け入れるため、音響
波は、160KHzよりも高い周波数を有してはな
らない〔音響波の期間は、τs＝6μsで、少なくと
もフアイバ中の伝ぱん時間の２倍に等しい。〕。
指数ｎ＝1.5、光弾性係数Pe＝0.2、そしてヤン
グ係数がＥ＝７×1010Nｍ-2である、単一形態の
シリカフアイバの場合、1Nｍ-2の圧力場で、１
ｍの相互作用長さに、音響波周波数で誘導される
位相変化の大きさは、AsGaのレーザ光源〔λ＝
0.9×10-6ｍ〕で４・10-5rdである。
グ係数がＥ＝７×1010Nｍ-2である、単一形態の
シリカフアイバの場合、1Nｍ-2の圧力場で、１
ｍの相互作用長さに、音響波周波数で誘導される
位相変化の大きさは、AsGaのレーザ光源〔λ＝
0.9×10-6ｍ〕で４・10-5rdである。
光学フアイバのハイドロホンによつて測定でき
る圧力は、入射する光学的な力に依存し、そして
使用される波長のフアイバ中の減衰、測定用アー
ムに伝ぱんされる光学波と、基準用アームに伝ぱ
んされる光学波との間の干渉から得られる放射を
受け入れる光検出器の感度、ならびに圧力場にさ
らされるフアイバの長さに、依存する。中間物
が、フアイバの長さの増加から得られる測定され
る位相変位の増加と、光検出器に利用可能な光学
的な力との間に、つくられなければならず、フア
イバの長い長さに導入される減衰を考慮してつく
られなければならない。
る圧力は、入射する光学的な力に依存し、そして
使用される波長のフアイバ中の減衰、測定用アー
ムに伝ぱんされる光学波と、基準用アームに伝ぱ
んされる光学波との間の干渉から得られる放射を
受け入れる光検出器の感度、ならびに圧力場にさ
らされるフアイバの長さに、依存する。中間物
が、フアイバの長さの増加から得られる測定され
る位相変位の増加と、光検出器に利用可能な光学
的な力との間に、つくられなければならず、フア
イバの長い長さに導入される減衰を考慮してつく
られなければならない。
光源の干渉性の制限内に残すため、必要とされ
るのは、音響波の圧力場に支配される光学フアイ
バを含む測定用アーム、ならびに基準アームの光
学路が、等しいことである。この結果を得るた
め、利点あるのは、測定用アームの光学フアイバ
と同じ特性をもつ光学フアイバを、基準用アーム
に使用することである。使用されるフアイバのか
なりの長さを制御するため、ならびに全長の大き
さを減少する目的のために、これらのフアイバ
は、巻回される。
るのは、音響波の圧力場に支配される光学フアイ
バを含む測定用アーム、ならびに基準アームの光
学路が、等しいことである。この結果を得るた
め、利点あるのは、測定用アームの光学フアイバ
と同じ特性をもつ光学フアイバを、基準用アーム
に使用することである。使用されるフアイバのか
なりの長さを制御するため、ならびに全長の大き
さを減少する目的のために、これらのフアイバ
は、巻回される。
こうした装置が満足な状態で機能するために、
絶対的に必要とされるのは、干渉計の光学路が固
定されて、装置が作動しているときに変化しない
ということである。光学的な波の伝ぱん状態を、
出来るだけ安定にするため、とくに重要なのは、
光源、光学フアイバの端部、ならびに検出器の間
の光学的接続を、強固な方法でつくることであ
り、集積された光学的方法はとくに、こうした装
置を正しく動作するようにするため、適切であ
る。加えて、こうした構造は、次のことを可能に
する。すなわち、光学的な路に電気的に制御され
る能動のマイクロ構造を導入することを可能にす
る。装置の動作を著しく改良するためである。
絶対的に必要とされるのは、干渉計の光学路が固
定されて、装置が作動しているときに変化しない
ということである。光学的な波の伝ぱん状態を、
出来るだけ安定にするため、とくに重要なのは、
光源、光学フアイバの端部、ならびに検出器の間
の光学的接続を、強固な方法でつくることであ
り、集積された光学的方法はとくに、こうした装
置を正しく動作するようにするため、適切であ
る。加えて、こうした構造は、次のことを可能に
する。すなわち、光学的な路に電気的に制御され
る能動のマイクロ構造を導入することを可能にす
る。装置の動作を著しく改良するためである。
第１図は、本発明によるハイドロホンの実施例
を示す。これは、電子光学的に基体１を組み込
み、たとえば、この基体は、リチウムのコロンバ
イトからなり、この中に、光学的な波のガイド
が、チタニウムの拡散によつてつくられる。光学
的な接続を与えるためである。光源は、たとえ
ば、AsGaの半導体レーザ２であり、上記基体に
形成されるマイクロガイド３に、縁で結合され、
そして、このマイクロガイドは、上記光源によつ
て放出される放射を受信する。指向性のあるデイ
バイダ４は、ガイド３で誘導される光の一部分
を、ガイド５に移送することを可能にする。これ
により、上記ガイド３，５はそれぞれ、放射を、
測定用のアームならびに基準用のアームに誘導す
る。この目的のために、巻回された単一形態の光
学的なフアイバ６は、一端でもつて、基体の縁に
結合され、ガイド３に誘導される放射を受信し、
そして他方、その他端は、基体の縁に結合され
て、現われ出る放射を受信用のガイド７に送信す
る。同じ方法で、巻回された単一形態の光学的な
フアイバ８が、一端で基体の縁に結合されて、ガ
イド５の誘導される放射を受信し、他方、その他
端は、基体の縁に結合されて、現われ出る放射を
受信用ガイド９に送信する。
を示す。これは、電子光学的に基体１を組み込
み、たとえば、この基体は、リチウムのコロンバ
イトからなり、この中に、光学的な波のガイド
が、チタニウムの拡散によつてつくられる。光学
的な接続を与えるためである。光源は、たとえ
ば、AsGaの半導体レーザ２であり、上記基体に
形成されるマイクロガイド３に、縁で結合され、
そして、このマイクロガイドは、上記光源によつ
て放出される放射を受信する。指向性のあるデイ
バイダ４は、ガイド３で誘導される光の一部分
を、ガイド５に移送することを可能にする。これ
により、上記ガイド３，５はそれぞれ、放射を、
測定用のアームならびに基準用のアームに誘導す
る。この目的のために、巻回された単一形態の光
学的なフアイバ６は、一端でもつて、基体の縁に
結合され、ガイド３に誘導される放射を受信し、
そして他方、その他端は、基体の縁に結合され
て、現われ出る放射を受信用のガイド７に送信す
る。同じ方法で、巻回された単一形態の光学的な
フアイバ８が、一端で基体の縁に結合されて、ガ
イド５の誘導される放射を受信し、他方、その他
端は、基体の縁に結合されて、現われ出る放射を
受信用ガイド９に送信する。
測定用アームの光フアイバ６は、音響波光学的
な相互作用の媒質１２に浸される。電子・音響波
の変換器１３は、検出される音響波を放出するも
ので、相互作用の媒質内に示される。これまでに
述べられたように、音響波は、媒質内に圧力の振
動をつくり、これが、フアイバの幾何学的なパラ
メータに変化を導き、そしてこれは、電子光学的
な効果によつて、上記フアイバに指数〔index〕
変化を誘導する。結果として、フアイバに誘導さ
れる波の位相変調が、音響波の周波数で存在する
ことになる。この効果は小さい、がしかし、これ
はフアイバの長い長さに起因する。この場合、誘
導される波は、伝ぱんされ、音響波に生じる位相
変位は、測定可能である。この測定は、光干渉測
定によつて遂行され、基準の波は、単一形態の光
フアイバ８で伝ぱんされる。この基準のフアイバ
は、音響波の場の外側に配置され、そして、これ
が送信する光学波は、音響波に起因する伝ぱん状
態の変化をこうむらない。こうしたある光干渉計
の最大感度は、２つのアーム間の位相の相対的な
変位が、π／２に等しいときに、得られる。この
状態は、２つのアーム間に、π／２に等しい固定
された位相変位をつくることによつても、得ら
れ、光フアイバに作用する音響波に起因した、音
響波周波数の可変な位相変位は、ある方法で、上
記固定された位相変位に重ねられる。このある方
法とは、Δφの小さな変化が、最大感度の範囲で
検出される場合である。
な相互作用の媒質１２に浸される。電子・音響波
の変換器１３は、検出される音響波を放出するも
ので、相互作用の媒質内に示される。これまでに
述べられたように、音響波は、媒質内に圧力の振
動をつくり、これが、フアイバの幾何学的なパラ
メータに変化を導き、そしてこれは、電子光学的
な効果によつて、上記フアイバに指数〔index〕
変化を誘導する。結果として、フアイバに誘導さ
れる波の位相変調が、音響波の周波数で存在する
ことになる。この効果は小さい、がしかし、これ
はフアイバの長い長さに起因する。この場合、誘
導される波は、伝ぱんされ、音響波に生じる位相
変位は、測定可能である。この測定は、光干渉測
定によつて遂行され、基準の波は、単一形態の光
フアイバ８で伝ぱんされる。この基準のフアイバ
は、音響波の場の外側に配置され、そして、これ
が送信する光学波は、音響波に起因する伝ぱん状
態の変化をこうむらない。こうしたある光干渉計
の最大感度は、２つのアーム間の位相の相対的な
変位が、π／２に等しいときに、得られる。この
状態は、２つのアーム間に、π／２に等しい固定
された位相変位をつくることによつても、得ら
れ、光フアイバに作用する音響波に起因した、音
響波周波数の可変な位相変位は、ある方法で、上
記固定された位相変位に重ねられる。このある方
法とは、Δφの小さな変化が、最大感度の範囲で
検出される場合である。
実際には、この補助的な位相の変化が、一定に
維持されるのは極めて困難である。すなわち、伝
ぱん状態、温度変化、ストレス等の周囲条件の影
響の観点から困難であり、２つのフアイバは、異
なつた媒質内にある。
維持されるのは極めて困難である。すなわち、伝
ぱん状態、温度変化、ストレス等の周囲条件の影
響の観点から困難であり、２つのフアイバは、異
なつた媒質内にある。
本発明による装置は、次のことを可能にする。
すなわち、光干渉計の２つのアーム間の位相変化
を独立にして、伝ぱん状態（φa1）の変化に起因
する可変位相の変位に、集積の光学回路の波ガイ
ドのひとつに配された電気制御の位相変調器によ
つてつくられるもうひとつの可変位相の変位
（φe1）を、加えることを可能にする。かくして、
合計（φa1＋φe1）はほぼ、π／２に等しい。周
波数（ωs）の音響波による小さな位相の変位は、
ある範囲で検出されるこのほとんど固定された位
相の変位に重ねられる。この場合、感度は最大で
ある。
すなわち、光干渉計の２つのアーム間の位相変化
を独立にして、伝ぱん状態（φa1）の変化に起因
する可変位相の変位に、集積の光学回路の波ガイ
ドのひとつに配された電気制御の位相変調器によ
つてつくられるもうひとつの可変位相の変位
（φe1）を、加えることを可能にする。かくして、
合計（φa1＋φe1）はほぼ、π／２に等しい。周
波数（ωs）の音響波による小さな位相の変位は、
ある範囲で検出されるこのほとんど固定された位
相の変位に重ねられる。この場合、感度は最大で
ある。
この目的のため、受信用のガイド７，９は、測
定用のアーム６を形成するフアイバ、ならびに基
準用のアーム８を形成するフアイバからそれぞれ
現われる放射を受け入れて、前に定義された相互
作用の、ある長さにわたつて結合され、指向性の
あるカプラ１０を形成する。結合比率は、電気的
な制御によつて調整可能であり、２つの電極は、
この目的のため２つのガイドに沿つて配設され
る。カプラがこうしたある方法で調節されると、
入力用のガイドの入力放射の50％が、カプラの出
力チヤネルの各々に伝送され、放射は、これら２
つのチヤネルの各出力口で、光検出器１１，１４
によつて検出され、この放射は、測定用のフアイ
バ、ならびに基準用のフアイバによつて伝達され
る波の間の干渉に対応する。これら２つの出力チ
ヤネルは、相補的であるので、検出される放射の
強度合計は、入力放射の強度に等しい。
定用のアーム６を形成するフアイバ、ならびに基
準用のアーム８を形成するフアイバからそれぞれ
現われる放射を受け入れて、前に定義された相互
作用の、ある長さにわたつて結合され、指向性の
あるカプラ１０を形成する。結合比率は、電気的
な制御によつて調整可能であり、２つの電極は、
この目的のため２つのガイドに沿つて配設され
る。カプラがこうしたある方法で調節されると、
入力用のガイドの入力放射の50％が、カプラの出
力チヤネルの各々に伝送され、放射は、これら２
つのチヤネルの各出力口で、光検出器１１，１４
によつて検出され、この放射は、測定用のフアイ
バ、ならびに基準用のフアイバによつて伝達され
る波の間の干渉に対応する。これら２つの出力チ
ヤネルは、相補的であるので、検出される放射の
強度合計は、入力放射の強度に等しい。
もしφ（ｔ）が、光干渉計の２つのアーム間の
位相変位であり、これが音響波によらない場合、
そして、Δφ（ωs）＝βsinωsｔ（ここでβ＝2πlΔn
／λ） であると、光検出器のひとつによつて検出される
強度は、I1（ｔ）＝2I0〔１＋cos（βsinωsｔ＋φ（ｔ
）〕
であり、そして他のチヤネルに検出されるもの
は、I2（ｔ）＝2I0〔１−cos（βsinωsｔ＋φ（ｔ）〕
で
あつて、I0は、測定用のフアイバならびに基準用
のフアイバ内を循環する光学的な放射強度であ
る。
位相変位であり、これが音響波によらない場合、
そして、Δφ（ωs）＝βsinωsｔ（ここでβ＝2πlΔn
／λ） であると、光検出器のひとつによつて検出される
強度は、I1（ｔ）＝2I0〔１＋cos（βsinωsｔ＋φ（ｔ
）〕
であり、そして他のチヤネルに検出されるもの
は、I2（ｔ）＝2I0〔１−cos（βsinωsｔ＋φ（ｔ）〕
で
あつて、I0は、測定用のフアイバならびに基準用
のフアイバ内を循環する光学的な放射強度であ
る。
音響波周波数の位相変化は、２つのフアイバ内
の伝ぱん状態の変化によつて、他の位相変化と、
すばやく比較される。ロウパスのフイルタ１５，
１６はそれぞれ、検出器１１，１４の出力信号を
受信して、ｄ（ｔ）にしたがう伝ぱん状態の変化
で、変化する信号を供給する。言い換えれば、
I1′＝2I0〔１＋cosφ（ｔ）〕そしてI2′＝2I0〔１−c
osφ
（ｔ）〕である。これら２つの信号を示すカーブ
が、第２図に示される。
の伝ぱん状態の変化によつて、他の位相変化と、
すばやく比較される。ロウパスのフイルタ１５，
１６はそれぞれ、検出器１１，１４の出力信号を
受信して、ｄ（ｔ）にしたがう伝ぱん状態の変化
で、変化する信号を供給する。言い換えれば、
I1′＝2I0〔１＋cosφ（ｔ）〕そしてI2′＝2I0〔１−c
osφ
（ｔ）〕である。これら２つの信号を示すカーブ
が、第２図に示される。
もし光検出器が同じ感度であり、そしてフイル
タが同じ特性をもつていると、フイルタ１５，１
６の出力信号は、φ（ｔ）＝π／２のときに等しい。
タが同じ特性をもつていると、フイルタ１５，１
６の出力信号は、φ（ｔ）＝π／２のときに等しい。
回路１７は次のことを可能にする。すなわち、フ
イルタの出力信号間の差違を形成すると共に、誤
り〔エラー〕信号ε（ｔ）を供給し、後者は、
I1′＝I2′のとき、言い換えるとφ（ｔ）＝π／２のと き、ゼロになる。検出システム用の動作点を得る
ため、信号ε（ｔ）は、アンプ１８に供給され、
このアンプはある特性を有して、その出力信号
が、集積の光学回路の波ガイドのひとつに配置さ
れる電気制御の位相変調器２０の電極に供給され
て、光学的な波の位相変位φe1を誘導する。この
位相変位は、２つのチヤネル〔測定ならびに基
準〕の間のランダムな位相変位φa1に加えられ
て、φ（ｔ）＝φa1＋φe1がいつでも、π/2に等しい
ように維持される。
イルタの出力信号間の差違を形成すると共に、誤
り〔エラー〕信号ε（ｔ）を供給し、後者は、
I1′＝I2′のとき、言い換えるとφ（ｔ）＝π／２のと き、ゼロになる。検出システム用の動作点を得る
ため、信号ε（ｔ）は、アンプ１８に供給され、
このアンプはある特性を有して、その出力信号
が、集積の光学回路の波ガイドのひとつに配置さ
れる電気制御の位相変調器２０の電極に供給され
て、光学的な波の位相変位φe1を誘導する。この
位相変位は、２つのチヤネル〔測定ならびに基
準〕の間のランダムな位相変位φa1に加えられ
て、φ（ｔ）＝φa1＋φe1がいつでも、π/2に等しい
ように維持される。
測定用の信号がそれで、光検出器のひとつ、た
とえば、光検出器１１の出力信号から得られ、こ
の検出器の出力信号は、ある処理用の回路１９に
よつてI1（ｔ）＝2I0〔１＋cos（βsinωsｔ＋π／２）
〕の ように変化する。この処理用の回路１９は、信号
（ｓ）を供給し、これは、音響波に起因して、２
つの光学波間の位相変化に比例する。
とえば、光検出器１１の出力信号から得られ、こ
の検出器の出力信号は、ある処理用の回路１９に
よつてI1（ｔ）＝2I0〔１＋cos（βsinωsｔ＋π／２）
〕の ように変化する。この処理用の回路１９は、信号
（ｓ）を供給し、これは、音響波に起因して、２
つの光学波間の位相変化に比例する。
本発明は、これまでに記載されたハイドロホン
の実施例に限定されるものではない。とくに拡が
りがあり、この場合、光源は、半導体レーザの光
源であると共に、光ダイオードの光検出器もまた
半導体であつて、可能なのは、これら２つの部品
を実際の電子光学的な基体に集積できることであ
る。さらに可能なのは、光源として、ガスレーザ
の光源たとえばヘリウムネオンのレーザを使用す
ることである。そしてさらに、光源からの光学波
を、測定用アームと基準用アームとの間に分離す
る機能、ならびに上記アームから出て来るこれら
２つの光学波をふたたび結合する機能は、２つの
電気制御される3dBのカプラによつて遂行され
た。がしかし、他の能動あるいは受動手段がま
た、この分離ならびに再結合機能を提供すること
が出来る。
の実施例に限定されるものではない。とくに拡が
りがあり、この場合、光源は、半導体レーザの光
源であると共に、光ダイオードの光検出器もまた
半導体であつて、可能なのは、これら２つの部品
を実際の電子光学的な基体に集積できることであ
る。さらに可能なのは、光源として、ガスレーザ
の光源たとえばヘリウムネオンのレーザを使用す
ることである。そしてさらに、光源からの光学波
を、測定用アームと基準用アームとの間に分離す
る機能、ならびに上記アームから出て来るこれら
２つの光学波をふたたび結合する機能は、２つの
電気制御される3dBのカプラによつて遂行され
た。がしかし、他の能動あるいは受動手段がま
た、この分離ならびに再結合機能を提供すること
が出来る。
第１図は、本発明によるハイドロホンの実施例
を示すダイアグラムである。第２図は、このハイ
ドロホンの動作を示す説明用のカーブである。 １：基板、２：光源（半導体レーザ）、３：マ
イクロガイド、４：デイバイダ、５：ガイド、
６：測定用アーム（フアイバ）、７，９：受信用
ガイド、８：基準用アーム（フアイバ）、１０：
カプラ、１１，１４：（光）検出器、１２：媒質、
１３：変換器、１５，１６：〔ロウパス〕フイル
タ、１７：回路、１８：アンプ、１９：処理回
路。
を示すダイアグラムである。第２図は、このハイ
ドロホンの動作を示す説明用のカーブである。 １：基板、２：光源（半導体レーザ）、３：マ
イクロガイド、４：デイバイダ、５：ガイド、
６：測定用アーム（フアイバ）、７，９：受信用
ガイド、８：基準用アーム（フアイバ）、１０：
カプラ、１１，１４：（光）検出器、１２：媒質、
１３：変換器、１５，１６：〔ロウパス〕フイル
タ、１７：回路、１８：アンプ、１９：処理回
路。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 弾性光学的な効果によつて作動する単一形態
の光学的なフアイバをもつハイドロホンであつ
て、このハイドロホンが単一形態のレーザ光源を
備えて、集積された光学回路の基体に結合され、
この基体に、上記光源からの放射を、２つの第１
の集積された光学的なガイドの方向に分離するた
めの手段が配設されると共に、２つの第２の集積
された光学ガイドによつて、誘導される放射を再
結合するための手段が配設され、そして、測定用
のアームを形成する第１の単一形態の光学フアイ
バを備えて、このアームは、検出される可聴波に
さらされる第１の相互作用媒質に浸され、さらに
基準用のアームを形成する第２の単一形態の光学
フアイバを備え、上記２つのフアイバの端部が、
上記第１の光学フアイバのひとつ、ならびに上記
第２の光学フアイバのひとつにそれぞれ強固に結
合され、これにより、上記ハイドロホンがさら
に、上記集積された光学ガイドのひとつに作用す
る電気的に制御される位相変調器を組み込んで、
ガイドされる波の間の位相変化をつくり、そして
上記再結合手段から現われる放射を検出するため
の手段、ならびに検出された信号を処理して、制
御用の信号を上記位相変調器に供給するための装
置を組み込み、かくして、上記２つのアーム間の
上記位相変位は、検出される可聴波に独立であつ
て、最大の感度点の近くに維持され、上記処理用
の装置がさらに、可聴波に起因して、２つの光学
波間の位相変位に比例する測定用の信号を供給す
るハイドロホン。 ２ 上記第１項によるハイドロホンであつて、上
記放射の再結合手段が、２つの補助的な出力チヤ
ネルを組み込み、上記検出手段が、これら出力チ
ヤネルの各々に結合される２つの光検出器を組み
込み、上記処理用手段が、上記光検出器からの信
号のためのロウパスフイルタ用手段を組み込み、
そして、回路が該フイルタ用手段から現われる信
号間の差違を形成し、さらに制御手段が、上記制
御用信号を上記位相変調器に供給し、そして、上
記測定用の信号が、上記光検出器のひとつに接続
される処理用の回路の出力で得られるハイドロホ
ン。 ３ 上記第１項によるハイドロホンであつて、上
記放射の分離手段ならびに上記放射の再結合手段
が、電気的に調整可能な指向性のあるカプラであ
り、供給手段が、上記カプラの結合比率を調整す
るために配設されているハイドロホン。 ４ 上記第１項によるハイドロホンであつて、上
記光源が、出口孔をもつ半導体のレーザ光源であ
り、上記出口孔が、上記分離手段に属する入力の
光学的な波ガイドの媒介を介して、上記集積され
た光学回路に、強固に縁で結合されるハイドロホ
ン。 ５ 上記第１項によるハイドロホンであつて、上
記検出手段が、上記再結合手段の出力の波ガイド
の媒介を介して、上記集積された光学回路に、強
固に縁で結合される半導体の光検出器により形成
されるハイドロホン。
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR7916899A FR2460582A1 (fr) | 1979-06-29 | 1979-06-29 | Hydrophone a fibre optique monomode fonctionnant par effet elasto-optique |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5612518A JPS5612518A (en) | 1981-02-06 |
| JPS6345047B2 true JPS6345047B2 (ja) | 1988-09-07 |
Family
ID=9227308
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8674780A Granted JPS5612518A (en) | 1979-06-29 | 1980-06-27 | Hydrohoning |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4320475A (ja) |
| EP (1) | EP0021945B1 (ja) |
| JP (1) | JPS5612518A (ja) |
| DE (1) | DE3061030D1 (ja) |
| FR (1) | FR2460582A1 (ja) |
Families Citing this family (51)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4363114A (en) * | 1981-01-21 | 1982-12-07 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Low noise remote optical fiber sound detector |
| US4436365A (en) | 1981-10-21 | 1984-03-13 | Bell Telephone Laboratories, Incorporated | Data link using integrated optics devices |
| DE3148158A1 (de) * | 1981-12-05 | 1983-06-09 | Honeywell-Elac-Nautik Gmbh, 2300 Kiel | Wasserschallempfaenger mit lichtleitfaser |
| FR2520112B1 (fr) * | 1982-01-15 | 1985-12-06 | Chevron Res | Dispositif et procede de detection de signaux acoustiques par des fibres optiques |
| FR2520110B1 (fr) * | 1982-01-15 | 1988-03-25 | Chevron Res | Procede et dispositif pour amplifier le decalage spectral des pics de transmission d'un interferometre |
| US4418981A (en) * | 1982-01-19 | 1983-12-06 | Gould Inc. | Quadrature fiber-optic interferometer matrix |
| US4977546A (en) * | 1982-01-29 | 1990-12-11 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Signal stabilization in optical hydrophones |
| US4436425A (en) | 1982-03-29 | 1984-03-13 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Signal waveform detector using synthetic FM demodulation |
| JPS59500584A (ja) * | 1982-04-14 | 1984-04-05 | ザ・ボ−ド・オブ・トラスティ−ズ・オブ・ザ・レランド・スタンフォ−ド・ジュニア・ユニバ−シティ | ファイバ光学干渉計を用いたセンサ |
| US4486657A (en) * | 1982-05-27 | 1984-12-04 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Phase-lock fiber optic interferometer |
| DE3231492A1 (de) * | 1982-08-25 | 1984-03-01 | ANT Nachrichtentechnik GmbH, 7150 Backnang | Integrierte mikro-optische vorrichtung |
| USH96H (en) | 1982-09-13 | 1986-08-05 | United States Of America | Intensity modulated light source |
| US4744625A (en) * | 1982-09-30 | 1988-05-17 | Gte Laboratories Incorporated | Methods of and apparatus for providing frequency modulated light |
| FR2541767B1 (fr) * | 1983-02-25 | 1986-11-21 | Thomson Csf | Hydrophone a fibre optique |
| US4547869A (en) * | 1983-04-04 | 1985-10-15 | Western Geophysical Company Of America | Marine seismic sensor |
| GB2147758B (en) * | 1983-08-24 | 1987-08-05 | Plessey Co Plc | Optical detecting and/or measuring |
| US4545253A (en) * | 1983-08-29 | 1985-10-08 | Exxon Production Research Co. | Fiber optical modulator and data multiplexer |
| JPH0694234B2 (ja) * | 1984-01-17 | 1994-11-24 | 富士写真フイルム株式会社 | 感光性平版印刷版 |
| US4897541A (en) * | 1984-05-18 | 1990-01-30 | Luxtron Corporation | Sensors for detecting electromagnetic parameters utilizing resonating elements |
| US4678905A (en) * | 1984-05-18 | 1987-07-07 | Luxtron Corporation | Optical sensors for detecting physical parameters utilizing vibrating piezoelectric elements |
| JPH0664154B2 (ja) * | 1984-10-11 | 1994-08-22 | ウエスターン アトラス インターナショナル インコーポレーテッド | 海底地震センサ |
| US4589285A (en) * | 1984-11-05 | 1986-05-20 | Western Geophysical Co. Of America | Wavelength-division-multiplexed receiver array for vertical seismic profiling |
| US4648082A (en) * | 1985-03-04 | 1987-03-03 | Western Geophysical Company Of America | Marine acoustic gradient sensor |
| US5051965A (en) * | 1985-04-19 | 1991-09-24 | Western Atlas International, Inc. | Acousto-optical marine sensor array |
| US4743113A (en) * | 1985-08-29 | 1988-05-10 | Western Atlas International, Inc. | Optical fiber interferometer network |
| US4726650A (en) * | 1985-09-27 | 1988-02-23 | Western Atlas International, Inc. | Optical accelerometer |
| US4649529A (en) * | 1985-12-02 | 1987-03-10 | Exxon Production Research Co. | Multi-channel fiber optic sensor system |
| JPH062434B2 (ja) * | 1986-11-20 | 1994-01-12 | 富士写真フイルム株式会社 | 平版印刷版用支持体 |
| JPH0267989A (ja) * | 1988-09-01 | 1990-03-07 | A T R Koudenpa Tsushin Kenkyusho:Kk | 重力波測定装置 |
| US5253309A (en) * | 1989-06-23 | 1993-10-12 | Harmonic Lightwaves, Inc. | Optical distribution of analog and digital signals using optical modulators with complementary outputs |
| GB9026587D0 (en) * | 1990-12-06 | 1991-04-24 | Marconi Gec Ltd | Improvements relating to optical fibre coil assemblies |
| JP2767727B2 (ja) * | 1991-11-05 | 1998-06-18 | 富士写真フイルム株式会社 | 平版印刷版用支持体の封孔処理方法及び装置 |
| US5247490A (en) * | 1992-06-04 | 1993-09-21 | Martin Marietta Corporation | Pressure-compensated optical acoustic sensor |
| FR2693069B1 (fr) * | 1992-06-26 | 1997-04-25 | Thomson Csf | Hydrophone a fibre optique et antenne comprenant de tels hydrophones. |
| DK0767949T3 (da) * | 1994-05-30 | 2000-07-24 | Sonident Anstalt Liechtenstein | Fremgangsmåde og apparat til fremstilling af kuglebølger i ultralydsområdet |
| RU2112229C1 (ru) * | 1996-01-29 | 1998-05-27 | Государственное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт физико-технических и радиотехнических измерений" | Волоконно-оптический гидрофон |
| FR2755516B1 (fr) | 1996-11-05 | 1999-01-22 | Thomson Csf | Dispositif compact d'illumination |
| US6002646A (en) * | 1997-06-27 | 1999-12-14 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Portable optical range tracking array |
| FR2784185B1 (fr) | 1998-10-06 | 2001-02-02 | Thomson Csf | Dispositif pour l'harmonisation entre une voie d'emission laser et une voie passive d'observation |
| US6256588B1 (en) * | 1999-06-11 | 2001-07-03 | Geosensor Corporation | Seismic sensor array with electrical to optical transformers |
| FR2819061B1 (fr) * | 2000-12-28 | 2003-04-11 | Thomson Csf | Dispositif de controle de polarisation dans une liaison optique |
| DE102008012982A1 (de) * | 2008-03-06 | 2009-09-17 | Gsi Helmholtzzentrum Für Schwerionenforschung Gmbh | Dispersionsmessung von optischen Fasern im laufenden Betrieb |
| FR2929000B1 (fr) * | 2008-03-18 | 2010-04-09 | Thales Sa | Capteur a fibre optique auto-reference et reseau de capteurs associe |
| FR2934365B1 (fr) * | 2008-07-25 | 2010-08-13 | Thales Sa | Capteur a fibre optique auto-reference a diffusion brillouin stimulee |
| US9138948B2 (en) * | 2008-09-10 | 2015-09-22 | Kyton, Llc | Suspended and compact fiber optic sensors |
| US9770862B2 (en) | 2008-09-10 | 2017-09-26 | Kyton, Llc | Method of making adhesion between an optical waveguide structure and thermoplastic polymers |
| FR3031590B1 (fr) * | 2015-01-09 | 2017-01-13 | Thales Sa | Capteur a fibre optique |
| FR3034190B1 (fr) * | 2015-03-23 | 2019-10-25 | Thales | Capteur a fibre optique distribue d'etat de contrainte |
| RU2625000C1 (ru) * | 2016-03-21 | 2017-07-11 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Тихоокеанский океанологический институт им. В.И. Ильичева Дальневосточного отделения Российской академии наук (ТОИ ДВО РАН) | Лазерно-интерференционный измеритель градиента давления в жидкости |
| RU2627966C1 (ru) * | 2016-11-07 | 2017-08-14 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана (национальный исследовательский университет)" (МГТУ им. Н.Э. Баумана) | Сверхчувствительная гидроакустическая антенна на основе волоконно-оптических гидрофонов, использующая многоэлементные приёмники |
| CN111504176B (zh) * | 2020-04-30 | 2021-03-30 | 浙江大学 | 一种基于两级执行器结构的大光程闭环测量系统 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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-
1979
- 1979-06-29 FR FR7916899A patent/FR2460582A1/fr active Granted
-
1980
- 1980-06-10 EP EP80400838A patent/EP0021945B1/fr not_active Expired
- 1980-06-10 DE DE8080400838T patent/DE3061030D1/de not_active Expired
- 1980-06-26 US US06/163,190 patent/US4320475A/en not_active Expired - Lifetime
- 1980-06-27 JP JP8674780A patent/JPS5612518A/ja active Granted
Also Published As
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