(57)【要約】【課題】遅延補償器が受ける外乱の影響を抑制することができる干渉型光ファイバセンサを提供する。【解決手段】センシングファイバ３１と、光カプラ３７と、干渉させた干渉パルスを出力する光カプラ５１と、干渉パルスから物理量を含む出力信号を出力する復調器１９と、出力信号に応じて、第１面と、第２面とに温度差を発生させるペルチェ素子５７と、を備え、第１アーム５３は、第１面に配置された光ファイバ６７を有し、第２アーム５５は、センシングファイバ３１での遅延を補償する遅延補償ファイバ７５と、第２面に配置された光ファイバ６５と、を有し、光ファイバ６７は、第１面の温度変化に応じて位相が変位し、光ファイバ６５は、第２面の温度変化に応じて位相が変位し、第１パルスと、第２パルスとの位相差は、温度差に応じて変位するものである。【選択図】図１
2015102451.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物理量を検知するセンシングファイバと、
前記センシングファイバで遅延差を生じさせたパルスと、前記センシングファイバで遅延差を生じさせないパルスと、を出力する第１光カプラと、
前記遅延差を生じさせたパルスと、前記遅延差を生じさせないパルスと、を第１アーム及び第２アームに供給し、前記第１アームを往復した第１パルスと、前記第２アームを往復した第２パルスとを互いに干渉させ、干渉させた干渉パルスを出力する第２光カプラと、
前記干渉パルスから前記物理量を含む出力信号を出力する復調器と、
前記出力信号に応じて、第１面と、第２面とに温度差を発生させる第１部材と、
を備え、
前記第１アームは、前記第１面に配置された第１光ファイバを有し、
前記第２アームは、前記センシングファイバでの遅延を補償する遅延補償ファイバと、前記第２面に配置された第２光ファイバと、を有し、
前記第１光ファイバは、前記第１面の温度変化に応じて位相が変位し、
前記第２光ファイバは、前記第２面の温度変化に応じて位相が変位し、
前記第１パルスと、前記第２パルスとの位相差は、前記温度差に応じて変位する
ことを特徴とする干渉型光ファイバセンサ。
【請求項２】
前記第１部材は、ペルチェ素子で形成された
ことを特徴とする請求項１に記載の干渉型光ファイバセンサ。
【請求項３】
前記復調器は、
前記物理量を電流で出力し、前記ペルチェ素子に前記電流を供給する
ことを特徴とする請求項２に記載の干渉型光ファイバセンサ。
【請求項４】
物理量を検知するセンシングファイバと、
前記センシングファイバで遅延差を生じさせたパルスと、前記センシングファイバで遅延差を生じさせないパルスと、を出力する第１光カプラと、
前記遅延差を生じさせたパルスと、前記遅延差を生じさせないパルスと、を第１アーム及び第２アームに供給し、前記第１アームを往復した第１パルスと、前記第２アームを往復した第２パルスとを互いに干渉させ、干渉させた干渉パルスを出力する第２光カプラと、
前記干渉パルスから前記物理量を含む出力信号を出力する復調器と、
前記出力信号に応じて、第１面と、第２面とに温度差を発生させる２つの第１部材と、
前記２つの第１部材に挟み込まれ、該２つの第１部材の熱を放熱させる第２部材と、
を備え、
前記第１アームは、前記２つの第１部材のうち、一方の前記第１面に配置された第１光ファイバを有し、
前記第２アームは、前記センシングファイバでの遅延を補償する遅延補償ファイバと、前記２つの第１部材のうち、他方の前記第２面に配置された第２光ファイバと、を有し、
前記第１光ファイバは、一方の前記第１面の温度変化に応じて位相が変位し、
前記第２光ファイバは、他方の前記第２面の温度変化に応じて位相が変位し、
前記第１パルスと、前記第２パルスとの位相差は、一方の前記第１面の温度変化と、他方の前記第２面の温度変化との差に応じて変位する
ことを特徴とする干渉型光ファイバセンサ。
【請求項５】
前記２つの第１部材のそれぞれは、ペルチェ素子で形成された
ことを特徴とする請求項４に記載の干渉型光ファイバセンサ。
【請求項６】
前記復調器は、
前記物理量を電流で出力し、前記ペルチェ素子に前記電流を供給する
ことを特徴とする請求項５に記載の干渉型光ファイバセンサ。
【請求項７】
物理量を検知するセンシングファイバと、
前記センシングファイバで遅延差を生じさせたパルスと、前記センシングファイバで遅延差を生じさせないパルスと、を出力する第１光カプラと、
前記遅延差を生じさせたパルスと、前記遅延差を生じさせないパルスと、を第１アーム及び第２アームに供給し、前記第１アームを往復した第１パルスと、前記第２アームを往復した第２パルスとを互いに干渉させ、干渉させた干渉パルスを出力する第２光カプラと、
前記干渉パルスから前記物理量を含む出力信号を出力する復調器と、
少なくとも、第１面を備え、前記復調器から出力される前記出力信号に応じて、前記第１面を加熱する２つの第１部材と、
前記２つの第１部材に挟み込まれ、該２つの第１部材の熱を放熱させる第２部材と、
を備え、
前記第１アームは、前記２つの第１部材のうち、一方の前記第１面に配置された第１光ファイバを有し、
前記第２アームは、前記センシングファイバでの遅延を補償する遅延補償ファイバと、前記２つの第１部材のうち、他方の前記第１面に配置された第２光ファイバと、を有し、
前記第１光ファイバは、一方の前記第１面の温度変化に応じて位相が変位し、
前記第２光ファイバは、他方の前記第１面の温度変化に応じて位相が変位し、
前記第１パルスと、前記第２パルスとの位相差は、一方の前記第１面の温度変化と、他方の前記第１面の温度変化との差に応じて変位する
ことを特徴とする干渉型光ファイバセンサ。
【請求項８】
前記２つの第１部材のそれぞれは、ヒーターで形成された
ことを特徴とする請求項７に記載の干渉型光ファイバセンサ。
【請求項９】
前記復調器は、
前記物理量を電流で出力し、前記ヒーターに前記電流を供給する
ことを特徴とする請求項８に記載の干渉型光ファイバセンサ。
【請求項１０】
２つのダイオードを備え、
前記２つのダイオードのそれぞれは、
互いに異なる向きであって、
当該２つのダイオードのうち、一方は、前記復調器と、前記２つの第１部材のうちの一方との間に設けられ、他方は、前記復調器と、前記２つの第１部材のうちの他方との間に設けられた
ことを特徴とする請求項９に記載の干渉型光ファイバセンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、干渉型光ファイバセンサに関し、特に、それぞれが異なる位相で外乱の影響を抑制する２つのアームを設けることにより、遅延補償器が受ける外乱の影響を抑制する干渉型光ファイバセンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
干渉型光ファイバセンサは、センシングファイバを備え、検出する信号をセンシングファイバの歪みに変える。次に、干渉型光ファイバセンサは、センシングファイバの歪みにより、センシングファイバを通過するセンシング光の位相を変化させる。次に、干渉型光ファイバセンサは、センシング光の位相を復調して検出する。このようにして、干渉型光ファイバセンサは、さまざまな物理量を検出することができる。
【０００３】
例えば、干渉型光ファイバセンサを用いることにより、音響信号を検出するものがある（例えば、非特許文献１参照）。また、例えば、干渉型光ファイバセンサを用いることにより、磁気信号を検出するものがある（例えば、非特許文献２参照）。また、例えば、複数のセンシングファイバでセンサアレイを構成することにより、多重伝送を可能にした干渉型光ファイバセンサがある（例えば、非特許文献３参照）。
【０００４】
上記では、各種信号により、センシングファイバを通過するセンシング光の位相が変化する一例について概略を説明した。ところで、センシング光の位相は、その他の要因でも変化する。例えば、センシング光の位相は、設置環境の温度変化又は設置環境の圧力変化でも変化する。温度変化又は圧力変化に伴う信号の周波数が低いため、干渉型光ファイバセンサは、検出する信号と、温度変化又は圧力変化に伴う信号との周波数の違いを利用することにより、検出する信号と、温度変化又は圧力変化に伴う信号とを、分離することができる。
【０００５】
しかし、復調に誤差がある場合、高い周波数の雑音が発生するため、各種信号の検出が阻害される。例えば、温度又は圧力が大きく変化する場合、センシング光の位相ドリフトが発生し、雑音の周波数が信号帯域に達して分離できない。そこで、センシング光の位相変化を打ち消すことにより、センシング光の位相ドリフトによる雑音を抑制する干渉型光ファイバセンサがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
また、一般的に、ペルチェ素子と、ヒートシンクとを組み合わせたものを利用することにより、センシング光の位相変化を打ち消す範囲を拡張することができることが知られている。例えば、図４は、従来技術における干渉型光ファイバセンサ３の概略構成の一例を示す図である。図４に示すように、パルス光源１１から出力される光のパルスは、光カプラ３７で２つのパルスに分割される。２つのパルスのうち、一方のパルスは、すぐにミラー３５で反射し、光カプラ５１に送られる。また、２つのパルスのうち、他方のパルスは、センシングファイバ３１を通過してからミラー３３で反射し、すぐにミラー３５で反射した１つめのパルスよりも遅れて光カプラ５１に送られる。
【０００７】
次に、光カプラ５１に入力したパルスは複数に分割される。複数に分割されるパルスのうち、一方のパルスは、すぐにミラー７３で反射して、Ｏ／Ｅ（Ｏｐｔｉｃａｌ／Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ）変換器１７＿１とＯ／Ｅ変換器１７＿２とに送られる。また、複数に分割されるパルスのうち、他方のパルスは、遅延補償ファイバ７６を通過してからミラー７１で反射し、すぐにミラー７３で反射した１つめのパルスよりも遅れてＯ／Ｅ変換器１７＿１とＯ／Ｅ変換器１７＿２とに送られる。
【０００８】
この結果、センシングファイバ３１を通過し、遅延補償ファイバ７６を通過しなかったパルスと、センシングファイバ３１を通過せず、遅延補償ファイバ７６を通過したパルスとが干渉する。次に、干渉型光ファイバセンサ３は、Ｏ／Ｅ変換器１７＿１及びＯ／Ｅ変換器１７＿２と、復調器１９とを利用することで、干渉したパルスから各種信号を検出する。
【０００９】
次に、図４におけるセンシング光の位相変化について説明する。遅延補償ファイバ７６は、その一部がボビン６１に巻かれている。ボビン６１に巻かれた部分は、ボビン６１に接着され、ボビン６１にペルチェ素子５７からの熱が伝達されるようにしてある。ボビン６１には、ペルチェ素子５７が設けられている。この構成を前提として、復調器１９の出力をペルチェ素子５７に供給する。
【００１０】
具体的には、まず、復調器１９の出力には、センシングファイバ３１の温度変化又は圧力変化に伴う位相変化と、遅延補償ファイバ７６の温度変化又は圧力変化に伴う位相変化とが含まれている。そして、復調器１９の出力が、アンプ２３を介してペルチェ素子５７に供給される。これにより、センシングファイバ３１の温度変化又は圧力変化に伴う位相変化と、遅延補償ファイバ７６の温度変化又は圧力変化に伴う位相変化とが、ペルチェ素子５７の温度変化に変換される。
【００１１】
これにより、ボビン６１と、ボビン６１に巻かれて接着されている遅延補償ファイバ７６の一部とが温度変化を生じる。この結果、遅延補償ファイバ７６の一部が温度変化に伴って位相変化を生じるため、フィードバック系が構成されることとなる。このようなフィードバック系により、センシングファイバ３１の温度変化又は圧力変化に伴う位相変化と、遅延補償ファイバ７６の温度変化又は圧力変化に伴う位相変化とが抑制されるため、そのような位相変化による雑音が解消される。
【００１２】
より具体的には、まず、復調器１９の出力は次に示すように、式（１）で表される。
【００１３】
【数１】
2015102451.tif 000003
【００１４】
ここで、Ｏは、復調器１９の出力を表す。ＸＳは、センシングファイバ３１から入力される信号を表す。ＸＮは、センシングファイバ３１から入力される外乱を表す。Ｙは、遅延補償ファイバ７６に加わる外乱を表す。Ｚは、ボビン６１に巻かれ、遅延補償ファイバ７６の一部に加わる制御信号を表す。
【００１５】
外乱ＸＮ及び外乱Ｙのほとんどは、温度変化又は圧力変化に伴う長周期の変動である。そこで、復調器１９の出力Ｏのうち、長周期の変動分をフィードバック制御する場合、制御信号Ｚは、次に示すように、式（２）で表される。
【００１６】
【数２】
2015102451.tif 000004
【００１７】
式（２）を式（１）に代入することにより、次に示す式（３）が導出される。
【００１８】
【数３】
2015102451.tif 000005
【００１９】
よって、長周期の変動分をフィードバック制御することにより、長周期の変動分であるＸＮ及びＹが打ち消されるため、長周期の変動分と、復調誤差で発生する高い周波数の雑音とが抑制される。
【００２０】
なお、上記で説明した特許文献１では、フィードバック系にフィルタが設けられることにより、アンプ２３の飽和及びペルチェ素子５７の故障等を防ぐ技術が開示されている。これに対し、図４においては、ボビン６１が設けられていない側のペルチェ素子５７の面にヒートシンク５９を接触させることにより、ペルチェ素子５７で発生する熱がヒートシンク５９を介して外部に放熱されている。これにより、アンプ２３の飽和及びペルチェ素子５７の故障等が防がれている。なお、ヒートシンク５９の種類としては、フィン等を用いることにより放熱するもの等があるが、ここでは、水又は不凍液等の媒質を流すことにより、放熱する一例が示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２１】
【特許文献１】特許第４９３００６８号公報
【非特許文献】
【００２２】
【非特許文献１】Ｒｙｏｔａｋｕ  ＳＡＴＯ  ｅｔ  ａｌ．，”Ｅｘｐａｎｓｉｏｎ  ｏｆ  Ｄｙｎａｍｉｃ  Ｒａｎｇｅ  ｉｎ  Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｉｃ  Ｆｉｂｅｒ  Ｏｐｔｉｃ  Ｈｙｄｒｏｐｈｏｎｅ”，Ｊａｐａｎｅｓｅ  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｐｈｙｓｉｃｓ，Ｖｏｌ．５２，２０１３，０１２５０１
【非特許文献２】Ｒｙｏｔａｋｕ  ＳＡＴＯ  ｅｔ  ａｌ．，”Ｄｅｓｉｇｎ  ｏｆ  Ｆｉｂｅｒ−Ｏｐｔｉｃ  Ｍａｇｎｅｔｏｍｅｔｅｒ  Ｕｔｉｌｉｚｉｎｇ  Ｍａｇｎｅｔｏｓｔｒｉｃｔｉｏｎ”，Ｊａｐａｎｅｓｅ  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｐｈｙｓｉｃｓ，Ｖｏｌ．４６，Ｎｏ．２，２００７，ｐ．８１７−８２０
【非特許文献３】佐藤陵沢、他３名、「光ファイバハイドロホンの開発」、電子情報通信学会技術研究報告、平成７年５月、ＯＰＥ９５−２、ｐ．７−１２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２３】
しかし、ボビン６１の温度が、フィードバック系による制御以外で変動する場合には、長周期の変動分と、復調誤差で発生する高い周波数の雑音との抑制が不十分となった。具体的には、ボビン６１の温度がフィードバック系以外の要因で大きくなったり、ボビン６１の温度変化がフィードバック系以外の要因で速くなったりした場合には、フィードバック系で温度を十分に制御することができず、上記で示した式（２）が成立しない状態となった。この状態では、遅延補償ファイバ７６の温度変化又は圧力変化に伴う位相変化を抑制することができなくなる。
【００２４】
つまり、ボビン６１の温度がフィードバック系以外の要因で大きくなったり、ボビン６１の温度変化がフィードバック系以外の要因で速くなったりした場合には、高い周波数の雑音が発生するため、雑音の周波数が信号帯域に達する。よって、雑音と、信号とを、周波数の違いを利用して分離することができず、信号検出が阻害された。
【００２５】
換言すれば、遅延補償ファイバ７６を含む遅延補償器１５が受ける外乱の影響を抑制することができない場合があった。そのため、遅延補償器１５が受ける外乱の影響を抑制することができる干渉型光ファイバセンサが望まれていた。
【課題を解決するための手段】
【００２６】
本発明の干渉型光ファイバセンサは、物理量を検知するセンシングファイバと、前記センシングファイバで遅延差を生じさせたパルスと、前記センシングファイバで遅延差を生じさせないパルスと、を出力する第１光カプラと、前記遅延差を生じさせたパルスと、前記遅延差を生じさせないパルスと、を第１アーム及び第２アームに供給し、前記第１アームを往復した第１パルスと、前記第２アームを往復した第２パルスとを互いに干渉させ、干渉させた干渉パルスを出力する第２光カプラと、前記干渉パルスから前記物理量を含む出力信号を出力する復調器と、前記出力信号に応じて、第１面と、第２面とに温度差を発生させる第１部材と、を備え、前記第１アームは、前記第１面に配置された第１光ファイバを有し、前記第２アームは、前記センシングファイバでの遅延を補償する遅延補償ファイバと、前記第２面に配置された第２光ファイバと、を有し、前記第１光ファイバは、前記第１面の温度変化に応じて位相が変位し、前記第２光ファイバは、前記第２面の温度変化に応じて位相が変位し、前記第１パルスと、前記第２パルスとの位相差は、前記温度差に応じて変位するものである。
【００２７】
本発明の干渉型光ファイバセンサにおいて、前記第１部材は、ペルチェ素子で形成されたものである。
【００２８】
本発明の干渉型光ファイバセンサにおいて、前記復調器は、前記物理量を電流で出力し、前記ペルチェ素子に前記電流を供給するものである。
【００２９】
本発明の干渉型光ファイバセンサは、物理量を検知するセンシングファイバと、前記センシングファイバで遅延差を生じさせたパルスと、前記センシングファイバで遅延差を生じさせないパルスと、を出力する第１光カプラと、前記遅延差を生じさせたパルスと、前記遅延差を生じさせないパルスと、を第１アーム及び第２アームに供給し、前記第１アームを往復した第１パルスと、前記第２アームを往復した第２パルスとを互いに干渉させ、干渉させた干渉パルスを出力する第２光カプラと、前記干渉パルスから前記物理量を含む出力信号を出力する復調器と、前記出力信号に応じて、第１面と、第２面とに温度差を発生させる２つの第１部材と、前記２つの第１部材に挟み込まれ、該２つの第１部材の熱を放熱させる第２部材と、を備え、前記第１アームは、前記２つの第１部材のうち、一方の前記第１面に配置された第１光ファイバを有し、前記第２アームは、前記センシングファイバでの遅延を補償する遅延補償ファイバと、前記２つの第１部材のうち、他方の前記第２面に配置された第２光ファイバと、を有し、前記第１光ファイバは、一方の前記第１面の温度変化に応じて位相が変位し、前記第２光ファイバは、他方の前記第２面の温度変化に応じて位相が変位し、前記第１パルスと、前記第２パルスとの位相差は、一方の前記第１面の温度変化と、他方の前記第２面の温度変化との差に応じて変位するものである。
【００３０】
本発明の干渉型光ファイバセンサにおいて、前記２つの第１部材のそれぞれは、ペルチェ素子で形成されたものである。
【００３１】
本発明の干渉型光ファイバセンサにおいて、前記復調器は、前記物理量を電流で出力し、前記ペルチェ素子に前記電流を供給するものである。
【００３２】
本発明の干渉型光ファイバセンサは、物理量を検知するセンシングファイバと、前記センシングファイバで遅延差を生じさせたパルスと、前記センシングファイバで遅延差を生じさせないパルスと、を出力する第１光カプラと、前記遅延差を生じさせたパルスと、前記遅延差を生じさせないパルスと、を第１アーム及び第２アームに供給し、前記第１アームを往復した第１パルスと、前記第２アームを往復した第２パルスとを互いに干渉させ、干渉させた干渉パルスを出力する第２光カプラと、前記干渉パルスから前記物理量を含む出力信号を出力する復調器と、少なくとも、第１面を備え、前記復調器から出力される前記出力信号に応じて、前記第１面を加熱する２つの第１部材と、前記２つの第１部材に挟み込まれ、該２つの第１部材の熱を放熱させる第２部材と、を備え、前記第１アームは、前記２つの第１部材のうち、一方の前記第１面に配置された第１光ファイバを有し、前記第２アームは、前記センシングファイバでの遅延を補償する遅延補償ファイバと、前記２つの第１部材のうち、他方の前記第１面に配置された第２光ファイバと、を有し、前記第１光ファイバは、一方の前記第１面の温度変化に応じて位相が変位し、前記第２光ファイバは、他方の前記第１面の温度変化に応じて位相が変位し、前記第１パルスと、前記第２パルスとの位相差は、一方の前記第１面の温度変化と、他方の前記第１面の温度変化との差に応じて変位するものである。
【００３３】
本発明の干渉型光ファイバセンサにおいて、前記２つの第１部材のそれぞれは、ヒーターで形成されたものである。
【００３４】
本発明の干渉型光ファイバセンサにおいて、前記復調器は、前記物理量を電流で出力し、前記ヒーターに前記電流を供給するものである。
【００３５】
本発明の干渉型光ファイバセンサにおいて、２つのダイオードを備え、前記２つのダイオードのそれぞれは、互いに異なる向きであって、当該２つのダイオードのうち、一方は、前記復調器と、前記２つの第１部材のうちの一方との間に設けられ、他方は、前記復調器と、前記２つの第１部材のうちの他方との間に設けられたものである。
【発明の効果】
【００３６】
本発明は、それぞれが異なる位相で外乱の影響を抑制する２つのアームを設けることにより、遅延補償器１５が受ける外乱の影響を抑制することができるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の実施の形態１における干渉型光ファイバセンサ１の概略構成の一例を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態２における干渉型光ファイバセンサ１の概略構成の一例を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態３における干渉型光ファイバセンサ１の概略構成の一例を示す図である。
【図４】従来技術における干渉型光ファイバセンサ３の概略構成の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
以下、本発明の実施の形態１〜３について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下の図面では各構成部材の大きさの関係が実際のものとは異なる場合がある。また、以下の図面において、同一の符号を付記したものは、同一又はこれに相当するものであり、このことは明細書の全文において共通することとする。さらに、明細書全文に記載されている構成要素の形態は、あくまでも例示であって、これらの記載に限定されない。
【００３９】
実施の形態１．
＜概要＞
高い周波数の雑音が発生し、雑音の周波数が信号帯域に達することで、雑音と、信号とを、周波数の違いを利用して分離することができず、信号検出が阻害される要因として、例えば、ペルチェ素子５７（後述する）の制御可能範囲を周囲温度が超えている場合が想定される。
【００４０】
具体的には、ボビン６１及びボビン６３（何れも後述する）が置かれている場所の周囲温度が、ペルチェ素子５７（後述する）による温度変化よりも速く変化した場合である。また、ボビン６１及びボビン６３（何れも後述する）が置かれている場所の周囲温度の変化の大きさが、ペルチェ素子５７（後述する）の温度制御範囲よりも大きい場合である。これらの場合、ペルチェ素子５７（後述する）の制御が不十分になる虞がある。そこで、実施の形態１では、そのような場合に対応できる構成及び動作について説明する。
【００４１】
＜構成の説明＞
図１は、本発明の実施の形態１における干渉型光ファイバセンサ１の概略構成の一例を示す図である。図１に示すように、干渉型光ファイバセンサ１は、パルス光源１１、センサ部１３、遅延補償器１５、Ｏ／Ｅ（Ｏｐｔｉｃａｌ／Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ）変換器１７＿１、Ｏ／Ｅ変換器１７＿２、復調器１９、フィルタ２１、及びアンプ２３を備えている。
【００４２】
パルス光源１１は、一定波長の光のパルスを生成し、センサ部１３に供給する。センサ部１３は、例えば、水面下に設けられ、信号ＸＳを検出する。信号ＸＳは、物理量である。また、センサ部１３には、外乱ＸＮが検出される。センサ部１３は、信号ＸＳと、外乱ＸＮとを遅延補償器１５に供給する。遅延補償器１５は、センサ部１３の遅延を補償する。遅延補償器１５は、外乱Ｙ１の影響を受けるが、制御信号Ｚ１により、外乱ＸＮと外乱Ｙ１との影響を抑制し、Ｏ／Ｅ変換器１７＿１及びＯ／Ｅ変換器１７＿２に信号ＸＳを含む干渉したパルスを供給する。
【００４３】
Ｏ／Ｅ変換器１７＿１及びＯ／Ｅ変換器１７＿２は、光のパルスを電気信号に変換し、復調器１９に供給する。復調器１９は、各種処理をすることにより、干渉したパルスに対応する電気信号から信号ＸＳを検出し、フィルタ２１に供給する。フィルタ２１は、信号ＸＳに対応する電気信号から特定の周波数の電気信号を抽出し、アンプ２３に供給する。アンプ２３は、供給された信号を増幅し、遅延補償器１５に供給する。なお、以後の説明において、Ｏ／Ｅ変換器１７＿１及びＯ／Ｅ変換器１７＿２の両方を含めて、Ｏ／Ｅ変換器１７と称する。
【００４４】
具体的には、センサ部１３は、センシングファイバ３１、ミラー３３、ミラー３５、及び光カプラ３７を備えている。遅延補償器１５は、光カプラ５１、第１アーム５３、第２アーム５５、ペルチェ素子５７を備えている。第１アーム５３は、ボビン６３、光ファイバ６７、ミラー７３を備えている。第２アーム５５は、ボビン６１、光ファイバ６５、遅延補償ファイバ７５、ミラー７１を備えている。
【００４５】
より具体的には、パルス光源１１から出力される光のパルスは、光カプラ３７で２つのパルスに分割される。分割されたパルスのうち、１つのパルスは、すぐにミラー３５で反射し、光カプラ３７を介して光カプラ５１に送られる。これに対し、分割されたパルスのうち、もう１つのパルスは、センシングファイバ３１を通過してからミラー３３で反射し、１つめのパルスよりも遅れて光カプラ３７を介して光カプラ５１に送られる。その際、センシングファイバ３１は、信号ＸＳ又は外乱ＸＮで位相が変位したパルスを出力する。
【００４６】
光カプラ５１に送られたパルスは、複数に分割される。複数に分割されるパルスのうち、１つのパルスは、すぐにミラー７３に反射することで光ファイバ６７を往復し、光カプラ５１を介して、Ｏ／Ｅ変換器１７に送られる。これに対し、複数に分割されるパルスのうち、他の１つのパルスは、遅延補償ファイバ７５を通過してからミラー７１に反射することで光ファイバ６５を往復し、光カプラ５１を介して、Ｏ／Ｅ変換器１７に送られる。
【００４７】
ここで、光カプラ５１からＯ／Ｅ変換器１７に送られるパルスは、センシングファイバ３１を通過せず、遅延補償ファイバ７５を通過したパルスと、センシングファイバ３１を通過して、遅延補償ファイバ７５を通過しなかったパルスとが干渉したパルスである。Ｏ／Ｅ変換器１７及び復調器１９は、干渉したパルスから信号ＸＳを検出する。なお、遅延補償ファイバ７５は、センシングファイバ３１の遅延を補償する光ファイバである。
【００４８】
以上、干渉型光ファイバセンサ１のパルスに関連した構成について説明した。次に、干渉型光ファイバセンサ１の位相変化に関連した構成について説明する。まず、前提条件として、ボビン６１がペルチェ素子５７で加熱された場合、ボビン６３は冷却され、ボビン６１がペルチェ素子５７で冷却された場合、ボビン６３は加熱されるものと想定する。また、遅延補償ファイバ７５は、温度変化及び圧力変化が少ない場所に置かれるものと想定する。なお、ここでは、第１面と、第２面とに温度差を発生させる部材として、ペルチェ素子５７が用いられる一例について説明したが、特にこれに限定するものではない。
【００４９】
また、ボビン６１、ボビン６３、光ファイバ６５、及び光ファイバ６７のそれぞれは、周囲温度による位相変化の大きさが等しくなる構成であると想定する。例えば、ボビン６１、ボビン６３、光ファイバ６５、及び光ファイバ６７のそれぞれは同一の素材が使用され、ボビン６１に巻かれて接着している光ファイバ６５の部分の長さと、ボビン６３に巻かれて接着している光ファイバ６７の部分の長さとが等しいと想定する。このようにすることで、ボビン６１、ボビン６３、光ファイバ６５、及び光ファイバ６７のそれぞれは、周囲温度による位相変化の大きさを等しくすることができる。
【００５０】
光カプラ５１と、ミラー７１との間に、光ファイバ６５が設けられている。光ファイバ６５は、ボビン６１に巻かれ、巻かれた部分がボビン６１に接着している。これにより、ペルチェ素子５７の熱がボビン６１に伝わることにより、ボビン６１を介して、光ファイバ６５にもペルチェ素子５７の熱が伝わる。
【００５１】
光カプラ５１と、ミラー７３との間に、光ファイバ６７が設けられている。光ファイバ６７は、ボビン６３に巻かれ、巻かれた部分がボビン６３に接着している。これにより、ペルチェ素子５７の熱がボビン６３に伝わることにより、ボビン６３を介して、光ファイバ６７にもペルチェ素子５７の熱が伝わる。
【００５２】
これにより、復調器１９の出力に含まれているさまざまな温度変化又は圧力変化が、アンプ２３と、ペルチェ素子５７とで温度変化に変換される。例えば、復調器１９の出力には、センシングファイバ３１の温度変化又は圧力変化に伴う位相変化と、遅延補償ファイバ７５の温度変化又は圧力変化に伴う位相変化と、光ファイバ６５に含まれている温度変化又は圧力変化に伴う位相変化と、光ファイバ６７に含まれている温度変化又は圧力変化に伴う位相変化とが含まれている。
【００５３】
よって、これらの温度変化又は圧力変化が、アンプ２３及びペルチェ素子５７で温度変化に変換されるため、ボビン６１と、ボビン６１に巻かれて接着されている光ファイバ６５との温度変化に変換され、ボビン６３と、ボビン６３に巻かれて接着されている光ファイバ６７との温度変化に変換される。
【００５４】
したがって、光ファイバ６５が温度変化することにより、光ファイバ６５を通過するパルスの位相変化に変換され、光ファイバ６７が温度変化することにより、光ファイバ６７を通過するパルスの位相変化に変換される。例えば、光ファイバ６５又は光ファイバ６７は、温められることにより、素材が膨張することで、光ファイバ６５又は光ファイバ６７を通過するパルスの伝達距離が長くなり、光ファイバ６５又は光ファイバ６７を通過するパルスの到着が遅れるため、光ファイバ６５又は光ファイバ６７を通過するパルスの位相が遅れることとなる。また、例えば、光ファイバ６５又は光ファイバ６７は、冷やされることにより、素材が収縮することで、光ファイバ６５又は光ファイバ６７を通過するパルスの伝達距離が短くなり、光ファイバ６５又は光ファイバ６７を通過するパルスの到着が速くなるため、光ファイバ６５又は光ファイバ６７を通過するパルスの位相が進むこととなる。
【００５５】
以上の説明から、干渉型光ファイバセンサ１には、フィードバック系が構成されることとなる。つまり、センシングファイバ３１の温度変化又は圧力変化に伴う位相変化、遅延補償ファイバ７５の温度変化又は圧力変化に伴う位相変化、光ファイバ６５に含まれている温度変化又は圧力変化に伴う位相変化、光ファイバ６７に含まれている温度変化又は圧力変化に伴う位相変化のそれぞれは、復調器１９の出力からフィードバックされることで生じた光ファイバ６５及び光ファイバ６７の位相変化で打ち消されるようにフィードバック系が構成される。
【００５６】
なお、フィルタ２１は、復調器１９と、アンプ２３との間に設けられているが、アンプ２３が飽和することにより、ペルチェ素子５７に過電流が流れることで、ペルチェ素子５７が故障する場合を想定したときに取り付けられるものである。
【００５７】
なお、光カプラ３７は、本発明における第１光カプラに相当する。また、第１アーム５３を往復するパルスは、本発明における第１パルスに相当する。また、第２アーム５５を往復するパルスは、本発明における第２パルスに相当する。また、光カプラ５１は、本発明における第２光カプラに相当する。また、ペルチェ素子５７は、本発明における第１部材に相当する。また、光ファイバ６７は、本発明における第１光ファイバに相当する。また、光ファイバ６５は、本発明における第２光ファイバに相当する。
【００５８】
＜動作の説明＞
検出する信号ＸＳでセンシングファイバ３１が歪み、センシングファイバ３１の歪みによりセンシングファイバ３１を通過するセンシング光の位相が変調され、復調器１９等で信号ＸＳが検出される。センシングファイバ３１の温度変化又は圧力変化に伴う位相変化、遅延補償ファイバ７５の温度変化又は圧力変化に伴う位相変化、光ファイバ６５に含まれている温度変化又は圧力変化に伴う位相変化、光ファイバ６７に含まれている温度変化又は圧力変化に伴う位相変化のそれぞれは、復調器１９の出力が光ファイバ６５及び光ファイバ６７にフィードバックされることにより、打ち消される。
【００５９】
つまり、温度変化又は圧力変化による光の位相変化、すなわち、温度変化又は圧力変化のような長周期の変動が打ち消されることにより、位相変化により発生する雑音は解消される。
【００６０】
また、第１アーム５３の位相変化及び第２アーム５５の位相変化には、周囲温度の変化に伴う位相変化と、ペルチェ素子５７に流れる電流に伴う位相変化とがある。周囲温度の変化に伴う位相変化は、光ファイバ６５及び光ファイバ６７がフィードバック制御されているため打ち消されている。よって、光カプラ５１で干渉する前の一方のパルスの位相が進めば、光カプラ５１で干渉する前のもう一方のパルスの位相も進むため、干渉するパルス同士の振幅のタイミングは一致し、干渉したパルスでは位相変化が打ち消される。
【００６１】
これに対し、ペルチェ素子５７に流れる電流に伴う位相変化は、光ファイバ６５が温められた場合、光ファイバ６７は冷やされるため、光ファイバ６５を通過するパルスの位相は遅れ、光ファイバ６７を通過するパルスの位相は進み、光ファイバ６５が冷やされた場合、光ファイバ６７は温められるため、光ファイバ６５を通過するパルスの位相は進み、光ファイバ６７を通過するパルスの位相は遅れることとなる。つまり、ペルチェ素子５７の第１面と第２面との温度差に応じて、光ファイバ６５を通過するパルスと光ファイバ６７を通過するパルスとの位相差が変位する。よって、光カプラ５１で干渉する前の一方のパルスの位相が進めば、光カプラ５１で干渉する前のもう一方のパルスの位相は遅れる。これにより、第１アーム５３を往復したパルスと、第２アーム５５を往復したパルスとが干渉したパルスの位相は変位するため、ペルチェ素子５７によりフィードバックでパルスの位相を調整することができる。
【００６２】
具体的には、センシングファイバ３１に入力される信号を信号ＸＳとし、センシングファイバ３１に入力される外乱を外乱ＸＮとする。また、温度変化を加えるボビン６１に巻かれた光ファイバ６５に加わる外乱を外乱Ｙ１とし、温度変化を加えるボビン６３に巻かれた光ファイバ６７に加わる外乱を外乱Ｙ２とする。つまり、遅延補償器１５に加わる外乱を外乱Ｙ１及び外乱Ｙ２とする。また、光ファイバ６５と、遅延補償ファイバ７５とに加わる制御信号をＺ１とし、光ファイバ６７に加わる制御信号を−Ｚ２とすると、復調器１９の出力である出力Ｏは、次に示す式（４）で表される。
【００６３】
【数４】
2015102451.tif 000006
【００６４】
外乱ＸＮ、外乱Ｙ１、及び外乱Ｙ２は、そのほとんどが温度変化又は圧力変化に伴う長周期の変動である。式（４）の第３項は、第２アーム５５に加わる位相変化を表している。また、式（４）の第４項は、第１アーム５３に加わる位相変化を表している。よって、第３項の符号と、第４項の符号とを反転して表すこととしている。復調器１９の出力Ｏのうち、長周期の変動をフィードバック制御すると、制御信号Ｚ１と制御信号Ｚ２との合計である制御信号Ｚは、次に示す式（５）で表される。
【００６５】
【数５】
2015102451.tif 000007
【００６６】
式（５）を式（４）に代入すると、次に示す式（６）が導出される。
【００６７】
【数６】
2015102451.tif 000008
【００６８】
つまり、このときの復調器１９の出力Ｏは、式（６）のようになる。これにより、長周期の変動であるＸＮ＋Ｙ１−Ｙ２が打ち消されることとなり、長周期の変動と、復調誤差で発生する高い周波数の雑音とが抑制される。
【００６９】
また、Ｙ１とＹ２とが一致する場合、復調器１９の出力Ｏは次に示す式（４’）のようになり、制御信号Ｚは次に示す式（５’）のようになる。
【００７０】
【数７】
2015102451.tif 000009
【００７１】
【数８】
2015102451.tif 000010
【００７２】
この結果、制御信号Ｚから外乱Ｙ１と外乱Ｙ２とがなくなることとなる。これは、外乱Ｙ１と外乱Ｙ２とが変動したとしても、制御とは無関係になり、外乱ＸＮを打ち消す制御だけで長周期の変動を抑制することができることを意味している。外乱Ｙ１と外乱Ｙ２とが完全に一致しない場合であったとしても、外乱Ｙ１と外乱Ｙ２とが弱め合うことになり、外乱ＸＮを打ち消すための制御信号Ｚ１＋Ｚ２の動作範囲を小さくすることができる。換言すれば、第１アーム５３と、第２アーム５５とを設け、第１アーム５３と第２アーム５５とが異なる位相で外乱の影響を抑制することにより、遅延補償器１５に加わる外乱Ｙ１及び外乱Ｙ２の影響が抑制されている。
【００７３】
＜効果の説明＞
従来技術においては、高い周波数の雑音が発生し、雑音の周波数が信号帯域に達することで、雑音と、信号とを、周波数の違いを利用して分離することができず、信号検出が阻害される要因として、例えば、ペルチェ素子５７の制御可能範囲を周囲温度が超えている場合が想定された。
【００７４】
具体的には、ボビン６１及びボビン６３が置かれている場所の周囲温度が、ペルチェ素子５７による温度変化よりも速く変化した場合である。また、ボビン６１及びボビン６３が置かれている場所の周囲温度の変化の大きさが、ペルチェ素子５７の温度制御範囲よりも大きい場合である。これらの場合、ペルチェ素子５７の制御が不十分になる虞があった。そこで、実施の形態１では、そのような場合に対応できる構成及び動作として、それぞれが異なる位相で外乱の影響を抑制する２つのアームを設けることにより、遅延補償ファイバ７５を含む遅延補償器１５が受ける外乱の影響を抑制することができるようにした。
【００７５】
これにより、周囲温度の変化に伴う位相変化が、第１アーム５３を往復したパルスと、第２アーム５５を往復したパルスとが干渉したパルスでは打ち消されるため、安定した制御を行うことができる。この結果、制御が不安定になる状態が解消されることとなり、高い周波数の雑音が発生することによる信号の検出が阻害されるのを防ぐことができる。
【００７６】
以上のように、本実施の形態１では、物理量を検知するセンシングファイバ３１と、センシングファイバ３１で遅延差を生じさせたパルスと、センシングファイバ３１で遅延差を生じさせないパルスと、を出力する光カプラ３７と、遅延差を生じさせたパルスと、遅延差を生じさせないパルスと、を第１アーム５３及び第２アーム５５に供給し、第１アーム５３を往復した第１パルスと、第２アーム５５を往復した第２パルスとを互いに干渉させ、干渉させた干渉パルスを出力する光カプラ５１と、干渉パルスから物理量を含む出力信号を出力する復調器１９と、出力信号に応じて、第１面と、第２面とに温度差を発生させるペルチェ素子５７と、を備え、第１アーム５３は、第１面に配置された光ファイバ６７を有し、第２アーム５５は、センシングファイバ３１での遅延を補償する遅延補償ファイバ７５と、第２面に配置された光ファイバ６５と、を有し、光ファイバ６７は、第１面の温度変化に応じて位相が変位し、光ファイバ６５は、第２面の温度変化に応じて位相が変位し、第１パルスと、第２パルスとの位相差は、温度差に応じて変位する。
【００７７】
これにより、周囲温度の変化に伴う位相変化が、第１アーム５３を往復したパルスと、第２アーム５５を往復したパルスとが干渉したパルスでは打ち消されるため、安定した制御を行うことができる。この結果、制御が不安定になる状態が解消されることとなり、高い周波数の雑音が発生することによる信号の検出が阻害されるのを防ぐことができる。
【００７８】
実施の形態２．
＜概要＞
図２は、本発明の実施の形態２における干渉型光ファイバセンサ１の概略構成の一例を示す図である。図２に示すように、実施の形態１との相違点は、複数のペルチェ素子５７、５８が用いられ、ペルチェ素子５７と、ペルチェ素子５８との間にヒートシンク５９が設けられた点である。
【００７９】
例えば、高い周波数の雑音が発生し、雑音の周波数が信号帯域に達することで、雑音と、信号とを、周波数の違いを利用して分離することができず、信号検出が阻害される要因として、例えば、ペルチェ素子５７及びペルチェ素子５８の制御可能範囲を周囲温度が超えている場合が想定される。
【００８０】
具体的には、ボビン６１及びボビン６３が置かれている場所の周囲温度が、ペルチェ素子５７及びペルチェ素子５８による温度変化よりも速く変化した場合である。また、ボビン６１及びボビン６３が置かれている場所の周囲温度の変化の大きさが、ペルチェ素子５７及びペルチェ素子５８の温度制御範囲よりも大きい場合である。これらの場合、ペルチェ素子５７及びペルチェ素子５８の制御が不十分になる虞がある。
【００８１】
また、高い周波数の雑音が発生し、雑音の周波数が信号帯域に達することで、雑音と、信号とを、周波数の違いを利用して分離することができず、信号検出が阻害される別の要因として、ペルチェ素子５７及びペルチェ素子５８の制御可能範囲をヒートシンク５９の媒質の温度変化が超えている場合が想定される。
【００８２】
具体的には、ヒートシンク５９に水又は不凍液等の放熱のための媒質を流す場合、媒質の温度変化がペルチェ素子５７及びペルチェ素子５８の温度変化よりも速い場合、又は媒質の温度変化の大きさがペルチェ素子５７及びペルチェ素子５８の温度制御範囲よりも大きい場合に制御が不十分になる虞がある。
【００８３】
また、高い周波数の雑音が発生し、雑音の周波数が信号帯域に達することで、雑音と、信号とを、周波数の違いを利用して分離することができず、信号検出が阻害される別の要因として、結露等により、ボビン６１及びボビン６３が正常に動作しない場合が想定される。
【００８４】
具体的には、ペルチェ素子５７及びペルチェ素子５８の温度又はボビン６１及びボビン６３の温度が周囲温度より低くなり、ボビン６１及びボビン６３が結露した状態で、ペルチェ素子５７及びペルチェ素子５８の温度又はボビン６１及びボビン６３の温度が氷点より低くなり結露した水分が凍結したと想定する。この場合、凝固熱でボビン６１及びボビン６３の温度変化が遅くなるため、制御が不十分になる虞がある。
【００８５】
また、ペルチェ素子５７及びペルチェ素子５８又はボビン６１及びボビン６３が凍結した状態で温度が融点よりも高くなったと想定する。この場合、融解熱でボビン６１及びボビン６３の温度変化が遅くなるため、制御が不十分になる虞がある。
【００８６】
そこで、実施の形態２では、そのような場合に対応できる構成及び動作について説明する。
【００８７】
＜構成の説明＞
上記で概要について説明したが、図２においては、ボビン６１を温めたり、冷やしたりするためのペルチェ素子５７と、ボビン６３を温めたり、冷やしたりするためのペルチェ素子５８とが設けられ、ペルチェ素子５７とペルチェ素子５８との間にヒートシンク５９が挟み込まれている。ここで、ペルチェ素子５７とペルチェ素子５８の設定として、ペルチェ素子５７がボビン６１に近い面を加熱する場合、ペルチェ素子５８はボビン６３に近い面を冷却し、ペルチェ素子５７がボビン６１に近い面を冷却する場合、ペルチェ素子５８はボビン６３に近い面を加熱すると想定する。
【００８８】
また、ペルチェ素子５７及びペルチェ素子５８における温度変化は、ペルチェ効果による熱の吸収及びペルチェ効果による熱の放出による温度変化と、電流を流すことで発生するジュール熱による温度変化とがある。そこで、ヒートシンク５９を設けることにより、ペルチェ素子５７及びペルチェ素子５８で発生するジュール熱を放出させる。これにより、ペルチェ素子５７及びペルチェ素子５８と、ペルチェ素子５７及びペルチェ素子５８の周辺の温度が過度に高くなったり低くなったりしないようにさせる。
【００８９】
具体的には、ヒートシンク５９は、ペルチェ素子５７及びペルチェ素子５８、ボビン６１及びボビン６３、並びにボビン６１に巻かれて接着されている光ファイバ６５及びボビン６３に巻かれて接着されている光ファイバ６７のそれぞれの温度が氷点下とならないようにするために、自身のヒートシンク５９を加熱させるか、ヒートシンク５９に流す媒質を加熱させる。なお、ここでは、ペルチェ素子５７及びペルチェ素子５８を放熱する部材の一例として、ヒートシンク５９について説明したが、特にこれに限定するものではない。
【００９０】
なお、ペルチェ素子５７及びペルチェ素子５８は、本発明における２つの第１部材に相当する。
【００９１】
＜動作の説明＞
検出する信号ＸＳでセンシングファイバ３１が歪み、センシングファイバ３１の歪みによりセンシングファイバ３１を通過するセンシング光の位相が変調され、復調器１９等で信号ＸＳが検出される。センシングファイバ３１の温度変化又は圧力変化に伴う位相変化、遅延補償ファイバ７５の温度変化又は圧力変化に伴う位相変化、光ファイバ６５に含まれている温度変化又は圧力変化に伴う位相変化、光ファイバ６７に含まれている温度変化又は圧力変化に伴う位相変化は、復調器１９の出力が光ファイバ６５及び光ファイバ６７にフィードバックされることにより、打ち消される。
【００９２】
つまり、温度変化又は圧力変化による光の位相変化、すなわち、温度変化又は圧力変化のような長周期の変動が打ち消されることにより、位相変化により発生する雑音は解消される。
【００９３】
また、第１アーム５３の位相変化及び第２アーム５５の位相変化には、周囲温度の変化に伴う位相変化と、ペルチェ素子５７及びペルチェ素子５８に流れる電流に伴う位相変化とがある。周囲温度の変化に伴う位相変化は、光ファイバ６５及び光ファイバ６７がフィードバック制御されているため打ち消されている。よって、光カプラ５１で干渉する前の一方のパルスの位相が進めば、光カプラ５１で干渉する前のもう一方のパルスの位相も進むため、干渉するパルス同士の振幅のタイミングは一致し、干渉したパルスでは位相変化が打ち消される。
【００９４】
これに対し、ペルチェ素子５７及びペルチェ素子５８に流れる電流に伴う位相変化は、光ファイバ６５が温められた場合、光ファイバ６７は冷やされるため、光ファイバ６５を通過するパルスの位相は遅れ、光ファイバ６７を通過するパルスの位相は進み、光ファイバ６５が冷やされた場合、光ファイバ６７は温められるため、光ファイバ６５を通過するパルスの位相は進み、光ファイバ６７を通過するパルスの位相は遅れるように設定されている。よって、光カプラ５１で干渉する前の一方のパルスの位相が進めば、光カプラ５１で干渉する前のもう一方のパルスの位相は遅れる。これにより、第１アーム５３を往復したパルスと、第２アーム５５を往復したパルスとが干渉したパルスの位相は変位するため、ペルチェ素子５７及びペルチェ素子５８によりフィードバックでパルスの位相を調整することができる。
【００９５】
具体的には、上記で説明したように、遅延補償器１５に加わる外乱は、外乱Ｙ１及び外乱Ｙ２であって、復調器１９の出力である出力Ｏは、上記の式（４）で表される。また、上記で説明したように、復調器１９の出力Ｏのうち、長周期の変動をフィードバック制御すると、制御信号Ｚ１と制御信号Ｚ２との合計である制御信号Ｚは、上記の式（５）で表される。
【００９６】
つまり、このときの復調器１９の出力Ｏは、上記の式（６）のようになる。これにより、長周期の変動であるＸＮ＋Ｙ１−Ｙ２が打ち消されることとなり、長周期の変動と、復調誤差で発生する高い周波数の雑音とが抑制される。また、外乱Ｙ１と外乱Ｙ２とが一致する場合、復調器１９の出力Ｏは上記の式（４’）のようになり、制御信号Ｚは上記の式（５’）のようになる。
【００９７】
この結果、実施の形態２においても、制御信号Ｚから外乱Ｙ１と外乱Ｙ２とがなくなることとなる。これは、外乱Ｙ１と外乱Ｙ２とが変動したとしても、制御とは無関係になり、外乱ＸＮを打ち消す制御だけで長周期の変動を抑制することができることを意味している。外乱Ｙ１と外乱Ｙ２とが完全に一致しない場合であったとしても、外乱Ｙ１と外乱Ｙ２とが弱め合うことになり、外乱ＸＮを打ち消すための制御信号Ｚ１＋Ｚ２の動作範囲を小さくすることができる。換言すれば、第１アーム５３と、第２アーム５５とを設け、第１アーム５３と第２アーム５５とが異なる位相で外乱の影響を抑制することにより、遅延補償器１５に加わる外乱Ｙ１及び外乱Ｙ２の影響が抑制されている。
【００９８】
また、ヒートシンク５９がペルチェ素子５７及びペルチェ素子５８から発生するジュール熱を放出する。これにより、ペルチェ素子５７及びペルチェ素子５８、ボビン６１及びボビン６３、並びにボビン６１に巻かれて接着されている光ファイバ６５及びボビン６３に巻かれて接着されている光ファイバ６７のそれぞれの温度が過度に高くなったり過度に低くなったりならないようにしている。
【００９９】
＜効果の説明＞
従来技術においては、高い周波数の雑音が発生し、雑音の周波数が信号帯域に達することで、雑音と、信号とを、周波数の違いを利用して分離することができず、信号検出が阻害される要因として、例えば、ペルチェ素子５７及びペルチェ素子５８の制御可能範囲を周囲温度が超えている場合が想定された。
【０１００】
具体的には、ボビン６１及びボビン６３が置かれている場所の周囲温度が、ペルチェ素子５７及びペルチェ素子５８による温度変化よりも速く変化した場合である。また、ボビン６１及びボビン６３が置かれている場所の周囲温度の変化の大きさが、ペルチェ素子５７及びペルチェ素子５８の温度制御範囲よりも大きい場合である。これらの場合、ペルチェ素子５７及びペルチェ素子５８の制御が不十分になる虞があった。
【０１０１】
そこで、実施の形態２においても、そのような場合に対応できる構成及び動作として、それぞれが異なる位相で外乱の影響を抑制する２つのアームを設けることにより、遅延補償ファイバ７５を含む遅延補償器１５が受ける外乱の影響を抑制することができるようにした。
【０１０２】
これにより、周囲温度の変化に伴う位相変化が、第１アーム５３を往復したパルスと、第２アーム５５を往復したパルスとが干渉したパルスでは打ち消されるため、安定した制御を行うことができる。この結果、制御が不安定になる状態が解消されることにより、高い周波数の雑音が発生することによる信号の検出が阻害されるのを防ぐことができる。
【０１０３】
また、実施の形態２においては、実施の形態１と比べ、ペルチェ素子５７及びペルチェ素子５８のジュール熱を逃がしているため、ボビン６１及びボビン６３の２つの平均温度が大きく変わることがない。よって、実施の形態１と比べ、実施の形態２では動作がさらに安定する。
【０１０４】
また、高い周波数の雑音が発生し、雑音の周波数が信号帯域に達することで、雑音と、信号とを、周波数の違いを利用して分離することができず、信号検出が阻害される別の要因として、ペルチェ素子５７及びペルチェ素子５８の制御可能範囲をヒートシンク５９の媒質の温度変化が超えている場合が想定された。
【０１０５】
具体的には、ヒートシンク５９に水又は不凍液等の放熱のための媒質を流す場合、媒質の温度変化がペルチェ素子５７及びペルチェ素子５８の温度変化よりも速い場合、又は媒質の温度変化の大きさがペルチェ素子５７及びペルチェ素子５８の温度制御範囲よりも大きい場合に制御が不十分になる虞があった。
【０１０６】
そこで、実施の形態２においては、媒質の温度が変化したとしても、第１アーム５３を往復したパルスと、第２アーム５５を往復したパルスとが干渉したパルスの位相変化は打ち消されているため、安定した制御をすることができる。よって、制御が不安定になる状態が解消されるので、高い周波数の雑音が発生することにより信号の検出が阻害されるのを防ぐことができる。
【０１０７】
また、高い周波数の雑音が発生し、雑音の周波数が信号帯域に達することで、雑音と、信号とを、周波数の違いを利用して分離することができず、信号検出が阻害される別の要因として、結露等により、ボビン６１及びボビン６３が正常に動作しない場合が想定された。
【０１０８】
具体的には、ペルチェ素子５７及びペルチェ素子５８の温度又はボビン６１及びボビン６３の温度が周囲温度より低くなり、ボビン６１及びボビン６３が結露した状態で、ペルチェ素子５７及びペルチェ素子５８の温度又はボビン６１及びボビン６３の温度が氷点より低くなり結露した水分が凍結したと想定した。この場合、凝固熱でボビン６１及びボビン６３の温度変化が遅くなるため、制御が不十分になる虞があった。
【０１０９】
また、ペルチェ素子５７及びペルチェ素子５８又はボビン６１及びボビン６３が凍結した状態で温度が融点よりも高くなったと想定した。この場合、融解熱でボビン６１及びボビン６３の温度変化が遅くなるため、制御が不十分になる虞があった。
【０１１０】
そこで、実施の形態２においては、ヒートシンク５９を用いることにより、ペルチェ素子５７及びペルチェ素子５８、ボビン６１及びボビン６３、並びにボビン６１に接着された光ファイバ６５及びボビン６３に接着された光ファイバ６７が氷点下となるのを防いでいる。これにより、安定した制御をすることができる。よって、制御が不安定になる状態が解消されるので、高い周波数の雑音が発生することにより信号の検出が阻害されるのを防ぐことができる。
【０１１１】
以上のように、本実施の形態２では、物理量を検知するセンシングファイバ３１と、センシングファイバ３１で遅延差を生じさせたパルスと、センシングファイバ３１で遅延差を生じさせないパルスと、を出力する光カプラ３７と、遅延差を生じさせたパルスと、遅延差を生じさせないパルスと、を第１アーム５３及び第２アーム５５に供給し、第１アーム５３を往復した第１パルスと、第２アーム５５を往復した第２パルスとを互いに干渉させ、干渉させた干渉パルスを出力する光カプラ５１と、干渉パルスから物理量を含む出力信号を出力する復調器１９と、出力信号に応じて、第１面と、第２面とに温度差を発生させるペルチェ素子５７及びペルチェ素子５８と、ペルチェ素子５７及びペルチェ素子５８に挟み込まれ、ペルチェ素子５７及びペルチェ素子５８の熱を放熱させるヒートシンク５９と、を備え、第１アーム５３は、ペルチェ素子５７及びペルチェ素子５８のうち、一方の第１面に配置された光ファイバ６７を有し、第２アーム５５は、センシングファイバ３１での遅延を補償する遅延補償ファイバ７５と、ペルチェ素子５７及びペルチェ素子５８のうち、他方の第２面に配置された光ファイバ６５と、を有し、光ファイバ６７は、一方の第１面の温度変化に応じて位相が変位し、光ファイバ６５は、他方の第２面の温度変化に応じて位相が変位し、第１パルスと、第２パルスとの位相差は、一方の第１面の温度変化と、他方の第２面の温度変化との差に応じて変位する。
【０１１２】
これにより、周囲温度の変化に伴う位相変化が、第１アーム５３を往復したパルスと、第２アーム５５を往復したパルスとが干渉したパルスでは打ち消されるため、安定した制御を行うことができる。この結果、制御が不安定になる状態が解消されることとなり、高い周波数の雑音が発生することによる信号の検出が阻害されるのを防ぐことができる。
【０１１３】
実施の形態３．
＜概要＞
実施の形態１及び実施の形態２との相違点は、ボビン６１とボビン６３とに温度差を生じさせる部材として、ペルチェ素子５７及びペルチェ素子５８ではなく、ヒーター８１及びヒーター８２が用いられる点である。また、アンプ２３と、ヒーター８１及びヒーター８２との間にダイオード８５及びダイオード８６を用いた回路を構成した点である。
【０１１４】
＜構成の説明＞
図３は、本発明の実施の形態３における干渉型光ファイバセンサ１の概略構成の一例を示す図である。図３に示すように、ダイオード８５と、ダイオード８６とは互いに異なる向きで設けられている。ダイオード８５と、ヒーター８１とは直列に接続され、ダイオード８６と、ヒーター８２とは直列に接続されている。ダイオード８５及びヒーター８１と、ダイオード８６及びヒーター８２とは並列に接続され、それぞれがアンプ２３に接続されている。ヒーター８１及びヒーター８２は、電流が流れることにより加熱するものである。ここで、アンプ２３の出力が正の場合にボビン６１が加熱されれば、アンプ２３の出力が負の場合にボビン６３が加熱され、アンプ２３の出力が正の場合にボビン６３が加熱されれば、アンプ２３の出力が負の場合にボビン６１が加熱されると想定する。
【０１１５】
なお、ここでは、ボビン６１及びボビン６３を加熱する部材の一例として、ヒーター８１及びヒーター８２について説明したが、特にこれらに限定されるものではない。
【０１１６】
なお、ヒーター８１及びヒーター８２は、本発明における２つの第１部材に相当する。
【０１１７】
＜動作の説明＞
第１アーム５３の位相変化及び第２アーム５５の位相変化には、周囲温度の変化に伴う位相変化と、ヒーター８１及びヒーター８２に流れる電流に伴う位相変化とがある。周囲温度の変化に伴う位相変化は、光ファイバ６５及び光ファイバ６７がフィードバック制御されているため打ち消されている。よって、光カプラ５１で干渉する前の一方のパルスの位相が進めば、光カプラ５１で干渉する前のもう一方のパルスの位相も進むため、干渉するパルス同士の振幅のタイミングは一致し、干渉したパルスでは位相変化が打ち消される。
【０１１８】
これに対し、ヒーター８１及びヒーター８２に流れる電流に伴う位相変化は、光ファイバ６５が温められた場合、光ファイバ６７は温められないため、光ファイバ６７を通過するパルスの位相よりも光ファイバ６５を通過するパルスの位相は遅れ、光ファイバ６７が温められた場合、光ファイバ６５は温められるため、光ファイバ６５を通過するパルスの位相よりも光ファイバ６７を通過するパルスの位相は遅れるように設定されている。よって、光カプラ５１で干渉する前のパルスの何れか一方の位相が変位するため、ヒーター８１及びヒーター８２によりフィードバックでパルスの位相を調整することができる。
【０１１９】
また、ヒートシンク５９は、ヒーター８１及びヒーター８２、ボビン６１及びボビン６３、並びにボビン６１に巻かれて接着された光ファイバ６５及びボビン６３に巻かれて接着された光ファイバ６７のそれぞれの温度が過度に高くならないように放熱している。
【０１２０】
次に、具体的に説明する。センシングファイバ３１に入力される信号を信号ＸＳとし、センシングファイバ３１に入力される外乱を外乱ＸＮとする。また、温度変化を加えるボビン６１に巻かれた光ファイバ６５に加わる外乱を外乱Ｙ１とし、温度変化を加えるボビン６３に巻かれた光ファイバ６７に加わる外乱を外乱Ｙ２とする。
【０１２１】
つまり、遅延補償器１５に加わる外乱を外乱Ｙ１及び外乱Ｙ２とする。また、光ファイバ６５と、遅延補償ファイバ７５とに加わる制御信号をＺｐとし、光ファイバ６７に加わる制御信号を−Ｚｎとする。このような前提で、ＸＮ＋Ｙ１−Ｙ２が増加しているときの復調器１９の出力である出力Ｏｐは、次に示す式（７ａ）で表され、ＸＮ＋Ｙ１−Ｙ２が減少しているときの復調器１９の出力である出力Ｏｎは、次に示す式（７ｂ）で表される。
【０１２２】
【数９】
2015102451.tif 000011
【０１２３】
【数１０】
2015102451.tif 000012
【０１２４】
外乱ＸＮ、外乱Ｙ１、及び外乱Ｙ２は、そのほとんどが温度変化又は圧力変化に伴う長周期の変動である。式（７ａ）及び式（７ｂ）のそれぞれの第３項は、第２アーム５５に加わる位相変化を表している。また、式（７ａ）及び式（７ｂ）のそれぞれの第４項は、第１アーム５３に加わる位相変化を表している。よって、第３項の符号と、第４項の符号とを反転して表すこととしている。復調器１９の出力Ｏのうち、長周期の変動をフィードバック制御すると、ＸＮ＋Ｙ１−Ｙ２が増加しているときの制御信号Ｚｐは次に示す式（８ａ）で表され、ＸＮ＋Ｙ１−Ｙ２が減少しているときの制御信号Ｚｎは次に示す式（８ｂ）で表される。
【０１２５】
【数１１】
2015102451.tif 000013
【０１２６】
【数１２】
2015102451.tif 000014
【０１２７】
このとき、復調器１９の出力Ｏｐは次に示す式（９ａ）で表され、復調器１９の出力Ｏｎは次に示す式（９ｂ）で表される。
【０１２８】
【数１３】
2015102451.tif 000015
【０１２９】
【数１４】
2015102451.tif 000016
【０１３０】
つまり、ＸＮ＋Ｙ１−Ｙ２が増加しているときと、ＸＮ＋Ｙ１−Ｙ２が減少しているときとの両方の外乱であるＸＮ＋Ｙ１−Ｙ２は打ち消される。これにより、長周期の変動であるＸＮ＋Ｙ１−Ｙ２が打ち消されることとなり、長周期の変動と、復調誤差で発生する高い周波数の雑音とが抑制される。
【０１３１】
また、外乱Ｙ１と外乱Ｙ２とが一致する場合、復調器１９の出力Ｏｐは次に示す式（７ａ’）で表され、復調器１９の出力Ｏｎは次に示す式（７ｂ’）で表され、制御信号Ｚｐは次に示す式（８ａ’）で表され、制御信号Ｚｎは次に示す式（８ｂ’）で表される。
【０１３２】
【数１５】
2015102451.tif 000017
【０１３３】
【数１６】
2015102451.tif 000018
【０１３４】
【数１７】
2015102451.tif 000019
【０１３５】
【数１８】
2015102451.tif 000020
【０１３６】
この結果、制御信号Ｚｐと制御信号Ｚｎとから外乱Ｙ１と外乱Ｙ２とがなくなることとなる。これは、外乱Ｙ１と外乱Ｙ２とが変動したとしても、制御とは無関係になり、外乱ＸＮを打ち消す制御だけで長周期の変動を抑制することができることを意味している。外乱Ｙ１と外乱Ｙ２とが完全に一致しない場合であったとしても、外乱Ｙ１と外乱Ｙ２とが弱め合うことになり、外乱ＸＮを打ち消すための制御信号Ｚｐ及び制御信号Ｚｎの動作範囲を小さくすることができる。換言すれば、第１アーム５３と、第２アーム５５とを備え、第１アーム５３と第２アーム５５とが異なる位相で外乱の影響を抑制することにより、遅延補償器１５に加わる外乱Ｙ１及び外乱Ｙ２の影響が抑制されている。
【０１３７】
また、ヒートシンク５９がペルチェ素子５７及びペルチェ素子５８から発生するジュール熱を放出する。これにより、ペルチェ素子５７及びペルチェ素子５８、ボビン６１及びボビン６３、並びにボビン６１に巻かれて接着されている光ファイバ６５及びボビン６３に巻かれて接着されている光ファイバ６７のそれぞれの温度が過度に高くなったり低くなったりならないようにしている。
【０１３８】
＜効果の説明＞
実施の形態３においては、ボビン６１及びボビン６３と、ボビン６１に巻かれて接着された光ファイバ６５及びボビン６３に巻かれて接着された光ファイバ６７とが、加熱されるだけで冷却されることはない。よって、結露及び凍結による温度変化の遅れは発生しなくなる。したがって、制御が不安定になる状態は解消されるため、高い周波数の雑音が発生することで、信号の検出が阻害される状態を解消することができる。
【０１３９】
以上のように、本実施の形態３では、物理量を検知するセンシングファイバ３１と、センシングファイバ３１で遅延差を生じさせたパルスと、センシングファイバ３１で遅延差を生じさせないパルスと、を出力する光カプラ３７と、遅延差を生じさせたパルスと、遅延差を生じさせないパルスと、を第１アーム５３及び第２アーム５５に供給し、第１アーム５３を往復した第１パルスと、第２アーム５５を往復した第２パルスとを互いに干渉させ、干渉させた干渉パルスを出力する光カプラ５１と、干渉パルスから物理量を含む出力信号を出力する復調器１９と、少なくとも、第１面を備え、復調器１９から出力される出力信号に応じて、第１面を加熱するヒーター８１及びヒーター８２と、ヒーター８１及びヒーター８２に挟み込まれ、ヒーター８１及びヒーター８２の熱を放熱させるヒートシンク５９と、を備え、第１アーム５３は、ヒーター８１及びヒーター８２のうち、一方の第１面に配置された光ファイバ６７を有し、第２アーム５５は、センシングファイバ３１での遅延を補償する遅延補償ファイバ７５と、ヒーター８１及びヒーター８２のうち、他方の第１面に配置された光ファイバ６５と、を有し、光ファイバ６７は、一方の第１面の温度変化に応じて位相が変位し、光ファイバ６５は、他方の第１面の温度変化に応じて位相が変位し、第１パルスと、第２パルスとの位相差は、一方の第１面の温度変化と、他方の第１面の温度変化との差に応じて変位する。
【０１４０】
これにより、制御が不安定になる状態は解消されるため、高い周波数の雑音が発生することで、信号の検出が阻害される状態を解消することができる。
【０１４１】
＜利用形態の説明＞
実施の形態１〜３で説明した位相復調方法は一例であって、特にこれに限定されない。例えば、他の位相復調方法であってもよい。
【０１４２】
実施の形態１〜３では、光カプラ３７、光カプラ５１、ミラー３３、ミラー３５、ミラー７１、及びミラー７３を用いるマイケルソン干渉計を構成する一例で説明したが、マッハ・ツェンダ干渉計のように他の干渉計を用いてもよい。
【０１４３】
実施の形態１〜３では、光カプラ３７及び光カプラ５１でパルスを分岐する一例について説明したが、特にこれに限定されない。例えば、複数のセンシングファイバ３１で構成されるセンサアレイを用いてもよい。このようなセンサアレイを適用する場合には、センサアレイを構成する全てのセンシングファイバ３１の出力の平均値をペルチェ素子５７及びペルチェ素子５８に入力することが望ましいが、位相ドリフトが近い場合、代表する１つを用いるだけでもよい。
【０１４４】
実施の形態１〜３では、ボビン６１及びボビン６３を用いる一例について説明したが、光ファイバ６５及び光ファイバ６７の温度変化に伴う屈折率の変化だけで光の位相を変化させてもよい。
【０１４５】
実施の形態１〜３では、復調器１９の出力からフィードバックする構成について説明したが、センシングファイバ３１の温度又は圧力を検出し、その検出結果に基づいてペルチェ素子５７及びペルチェ素子５８並びにヒーター８１及びヒーター８２に電流を流す構成としてもよい。
【０１４６】
実施の形態２では、ヒートシンク５９又はヒートシンク５９に流す媒質を加熱する一例について説明したが、結露及び凍結に至る虞がない場合には加熱を省いてもよい。
【符号の説明】
【０１４７】
１、３  干渉型光ファイバセンサ、１１  パルス光源、１３  センサ部、１５  遅延補償器、１７、１７＿１、１７＿２  Ｏ／Ｅ変換器、１９  復調器、２１  フィルタ、２３  アンプ、３１  センシングファイバ、３３、３５、７１、７３  ミラー、３７、５１  光カプラ、５３  第１アーム、５５  第２アーム、５７、５８  ペルチェ素子、５９  ヒートシンク、６１、６３  ボビン、６５、６７  光ファイバ、７５、７６  遅延補償ファイバ、８１、８２  ヒーター、８５、８６  ダイオード。
【図１】
2015102451.tif 000021
【図２】
2015102451.tif 000022
【図３】
2015102451.tif 000023
【図４】
2015102451.tif 000024
【手続補正書】
【提出日】平成26年11月28日(2014.11.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２６】
本発明の干渉型光ファイバセンサは、物理量を検知するセンシングファイバと、前記センシングファイバで遅延差を生じさせたパルスと、前記センシングファイバで遅延差を生じさせないパルスと、を出力する第１光カプラと、前記遅延差を生じさせたパルスと、前記遅延差を生じさせないパルスと、を第１アーム及び第２アームに供給する第２光カプラと、前記第２光カプラから前記第１アームに供給された第１パルスと、前記第２光カプラから前記第２アームに供給された第２パルスとを互いに干渉させた干渉パルスから前記物理量を含む出力信号を出力する復調器と、前記出力信号に応じて、第１面と、第２面とに温度差を発生させる２つの第１部材と、前記２つの第１部材に挟み込まれ、該２つの第１部材の熱を放熱させる第２部材と、を備え、前記第１アームは、前記２つの第１部材のうち、一方の前記第１面に配置された第１光ファイバを有し、前記第２アームは、前記センシングファイバでの遅延を補償する遅延補償ファイバと、前記２つの第１部材のうち、他方の前記第２面に配置された第２光ファイバと、を有し、前記第１光ファイバは、一方の前記第１面の温度変化に応じて位相が変位し、前記第２光ファイバは、他方の前記第２面の温度変化に応じて位相が変位し、前記第１パルスと、前記第２パルスとの位相差は、一方の前記第１面の温度変化と、他方の前記第２面の温度変化との差に応じて変位するものである。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１１８】
これに対し、ヒーター８１及びヒーター８２に流れる電流に伴う位相変化は、光ファイバ６５が温められた場合、光ファイバ６７は温められないため、光ファイバ６７を通過するパルスの位相よりも光ファイバ６５を通過するパルスの位相は遅れ、光ファイバ６７が温められた場合、光ファイバ６５は温められないため、光ファイバ６５を通過するパルスの位相よりも光ファイバ６７を通過するパルスの位相は遅れるように設定されている。よって、光カプラ５１で干渉する前のパルスの何れか一方の位相が変位するため、ヒーター８１及びヒーター８２によりフィードバックでパルスの位相を調整することができる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物理量を検知するセンシングファイバと、
前記センシングファイバで遅延差を生じさせたパルスと、前記センシングファイバで遅延差を生じさせないパルスと、を出力する第１光カプラと、
前記遅延差を生じさせたパルスと、前記遅延差を生じさせないパルスと、を第１アーム及び第２アームに供給する第２光カプラと、
前記第２光カプラから前記第１アームに供給された第１パルスと、前記第２光カプラから前記第２アームに供給された第２パルスとを互いに干渉させた干渉パルスから前記物理量を含む出力信号を出力する復調器と、
前記出力信号に応じて、第１面と、第２面とに温度差を発生させる２つの第１部材と、
前記２つの第１部材に挟み込まれ、該２つの第１部材の熱を放熱させる第２部材と、
を備え、
前記第１アームは、前記２つの第１部材のうち、一方の前記第１面に配置された第１光ファイバを有し、
前記第２アームは、前記センシングファイバでの遅延を補償する遅延補償ファイバと、前記２つの第１部材のうち、他方の前記第２面に配置された第２光ファイバと、を有し、
前記第１光ファイバは、一方の前記第１面の温度変化に応じて位相が変位し、
前記第２光ファイバは、他方の前記第２面の温度変化に応じて位相が変位し、
前記第１パルスと、前記第２パルスとの位相差は、一方の前記第１面の温度変化と、他方の前記第２面の温度変化との差に応じて変位する
ことを特徴とする干渉型光ファイバセンサ。
【請求項２】
前記第１部材は、ペルチェ素子で形成された
ことを特徴とする請求項１に記載の干渉型光ファイバセンサ。
【請求項３】
前記復調器は、
前記物理量を電流で出力し、前記ペルチェ素子に前記電流を供給する
ことを特徴とする請求項２に記載の干渉型光ファイバセンサ。
【請求項４】
物理量を検知するセンシングファイバと、
前記センシングファイバで遅延差を生じさせたパルスと、前記センシングファイバで遅延差を生じさせないパルスと、を出力する第１光カプラと、
前記遅延差を生じさせたパルスと、前記遅延差を生じさせないパルスと、を第１アーム及び第２アームに供給し、前記第１アームを往復した第１パルスと、前記第２アームを往復した第２パルスとを互いに干渉させ、干渉させた干渉パルスを出力する第２光カプラと、
前記干渉パルスから前記物理量を含む出力信号を出力する復調器と、
前記出力信号に応じて、第１面と、第２面とに温度差を発生させる２つの第１部材と、
前記２つの第１部材に挟み込まれ、該２つの第１部材の熱を放熱させる第２部材と、
を備え、
前記第１アームは、前記２つの第１部材のうち、一方の前記第１面に配置された第１光ファイバを有し、
前記第２アームは、前記センシングファイバでの遅延を補償する遅延補償ファイバと、前記２つの第１部材のうち、他方の前記第２面に配置された第２光ファイバと、を有し、
前記第１光ファイバは、一方の前記第１面の温度変化に応じて位相が変位し、
前記第２光ファイバは、他方の前記第２面の温度変化に応じて位相が変位し、
前記第１パルスと、前記第２パルスとの位相差は、一方の前記第１面の温度変化と、他方の前記第２面の温度変化との差に応じて変位する
ことを特徴とする干渉型光ファイバセンサ。
【請求項５】
前記２つの第１部材のそれぞれは、ペルチェ素子で形成された
ことを特徴とする請求項４に記載の干渉型光ファイバセンサ。
【請求項６】
前記復調器は、
前記物理量を電流で出力し、前記ペルチェ素子に前記電流を供給する
ことを特徴とする請求項５に記載の干渉型光ファイバセンサ。
【請求項７】
物理量を検知するセンシングファイバと、
前記センシングファイバで遅延差を生じさせたパルスと、前記センシングファイバで遅延差を生じさせないパルスと、を出力する第１光カプラと、
前記遅延差を生じさせたパルスと、前記遅延差を生じさせないパルスと、を第１アーム及び第２アームに供給し、前記第１アームを往復した第１パルスと、前記第２アームを往復した第２パルスとを互いに干渉させ、干渉させた干渉パルスを出力する第２光カプラと、
前記干渉パルスから前記物理量を含む出力信号を出力する復調器と、
少なくとも、第１面を備え、前記復調器から出力される前記出力信号に応じて、前記第１面を加熱する２つの第１部材と、
前記２つの第１部材に挟み込まれ、該２つの第１部材の熱を放熱させる第２部材と、
を備え、
前記第１アームは、前記２つの第１部材のうち、一方の前記第１面に配置された第１光ファイバを有し、
前記第２アームは、前記センシングファイバでの遅延を補償する遅延補償ファイバと、前記２つの第１部材のうち、他方の前記第１面に配置された第２光ファイバと、を有し、
前記第１光ファイバは、一方の前記第１面の温度変化に応じて位相が変位し、
前記第２光ファイバは、他方の前記第１面の温度変化に応じて位相が変位し、
前記第１パルスと、前記第２パルスとの位相差は、一方の前記第１面の温度変化と、他方の前記第１面の温度変化との差に応じて変位する
ことを特徴とする干渉型光ファイバセンサ。
【請求項８】
前記２つの第１部材のそれぞれは、ヒーターで形成された
ことを特徴とする請求項７に記載の干渉型光ファイバセンサ。
【請求項９】
前記復調器は、
前記物理量を電流で出力し、前記ヒーターに前記電流を供給する
ことを特徴とする請求項８に記載の干渉型光ファイバセンサ。
【請求項１０】
２つのダイオードを備え、
前記２つのダイオードのそれぞれは、
互いに異なる向きであって、
当該２つのダイオードのうち、一方は、前記復調器と、前記２つの第１部材のうちの一方との間に設けられ、他方は、前記復調器と、前記２つの第１部材のうちの他方との間に設けられた
ことを特徴とする請求項９に記載の干渉型光ファイバセンサ。