(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光放射を２つの部分に分割するために配される第１の結合点に光学的に接続される、特定の波長帯内の光放射を放射可能な光放射源と、
前記第１の結合点に光学的に接続される基準経路と、
前記第１の結合点に光学的に接続される測定経路であって、反射された光放射に基づく測定のために配される測定ブランチに光学的に接続される光サーキュレーターを含む、測定経路とを含み、
前記基準経路及び前記測定経路は第２の結合点において光結合され、
前記第２の結合点を介する前記基準経路及び前記測定経路からの結合された光放射から信号を取得可能な光検出ユニットを更に含み、
前記測定経路は、偏光依存光路長シフターを含み、前記偏光依存光路長シフターは、前記測定経路において光放射の第１の偏光及び第２の偏光を誘導又は作成する機能を有し、前記第１の偏光は前記第２の偏光とは異なる、ＯＦＤＲシステムにおいて、
前記偏光依存光路長シフターは、更に、前記測定経路における前記第１の偏光の光路長が、前記測定経路における前記第２の偏光の光路長と異なるという機能を有し、前記測定ブランチは、光ファイバー自身のセンシング長さに沿ったＯＦＤＲのための反射を提供する光ファイバーを含み、
前記偏光依存光路長シフターにおいて、前記第１の偏光と前記第２の偏光との間の反射スペクトルの重なりを避けるよう、前記反射スペクトルにおける前記第１の偏光と前記第２の偏光との間の光路長差が選択される、ＯＦＤＲシステム。
【請求項２】
前記光検出ユニットは、周波数領域でＯＦＤＲを実行して反射スペクトルを提供可能であり、前記偏光依存光路長シフターは、前記反射スペクトルにおける前記第１の偏光と前記第２の偏光との間の前記光路長差を前記光ファイバーの前記センシング長さより大きくする、請求項１に記載のＯＦＤＲシステム。
【請求項３】
前記第１の偏光及び前記第２の偏光は、実質的に直交し、内積により評価される、請求項１に記載のＯＦＤＲシステム。
【請求項４】
前記特定の波長帯の単一のスキャンの間に、前記第１及び第２の偏光が作成又は誘導され、前記光検出ユニットにおいて測定されるよう、前記特定の波長帯内のスキャンが実行される、請求項１に記載のＯＦＤＲシステム。 
【請求項５】
前記偏光依存光路長シフターは、前記基準経路内の偏光に干渉しないよう配置される、請求項１に記載のＯＦＤＲシステム。 
【請求項６】
前記偏光依存光路長シフターは第１及び第２の光サブパスを定め、前記第１及び第２の光サブパスは、前記偏光依存光路長シフターに入るときに光放射を前記第１及び第２の光サブパスに分離するビームスプリッターと、前記第１及び第２の光サブパスからの光放射を結合するビームコンバイナーとによって定められる、請求項１に記載のＯＦＤＲシステム。
【請求項７】
前記偏光依存光路長シフターは、前記第１及び／又は第２の光サブパス内に１つ以上の偏光コントローラを含む、請求項６に記載のＯＦＤＲシステム。
【請求項８】
前記偏光依存光路長シフターは、前記第２の偏光とは異なる第１の偏光を作成又は誘導するためのファラデーミラーに光学的に接続されるサーキュレーターを含む、請求項６又は７に記載のＯＦＤＲシステム。
【請求項９】
前記偏光依存光路長シフターは、前記ビームスプリッター及び／又は前記ビームコンバイナー内に偏光ビームスプリッターを含む、請求項６乃至８のいずれか一項に記載のＯＦＤＲシステム。
【請求項１０】
前記偏光依存光路長シフターは、前記第１及び／又は前記第２の光サブパス内に偏光保持ファイバーを含む、請求項６乃至９のいずれか一項に記載のＯＦＤＲシステム。
【請求項１１】
前記第１の結合点は、前記偏光依存光路長シフターの前記ビームスプリッターと光学的に統合される、請求項６に記載のＯＦＤＲシステム。
【請求項１２】
偏光依存光路長シフターであって、前記偏光依存光路長シフターは、測定経路において放射の第１の偏光および第２の偏光を誘導又は作成する機能を有し、前記第１の偏光は前記第２の偏光とは異なり、
前記偏光依存光路長シフターは、更に、前記測定経路における前記第１の偏光の光路長が、前記測定経路における前記第２の偏光の光路長と異なるという機能を有し、
前記偏光依存光路長シフターは、関連するＯＦＤＲシステムと協力するよう適合され、前記ＯＦＤＲシステムは、
光放射を２つの部分に分割するために配される第１の結合点に光学的に接続される、特定の波長帯内の光放射を放射可能な光放射源と、
前記第１の結合点に光学的に接続される前記基準経路と、
前記第１の結合点に光学的に接続される前記測定経路であって、反射放射に基づく測定のために配される測定ブランチに光学的に接続される光サーキュレーターを含む、前記測定経路とを含み、
前記基準経路及び前記測定経路は第２の結合点において光結合され、
前記第２の結合点を介する前記基準経路及び前記測定経路からの結合された光放射から信号を取得可能な光検出ユニットを更に含む、偏光依存光路長シフターにおいて、
前記偏光依存光路長シフターは、更に、前記測定経路における前記第１の偏光の光路長が、前記測定経路における前記第２の偏光の光路長と異なるという機能を有し、前記測定ブランチは、光ファイバー自身のセンシング長さに沿ったＯＦＤＲのための反射を提供する光ファイバーを含み、
前記偏光依存光路長シフターにおいて、前記第１の偏光と前記第２の偏光との間の反射スペクトルの重なりを避けるよう、前記反射スペクトルにおける前記第１の偏光と前記第２の偏光との間の光路長差が選択される、偏光依存光路長シフター。 
【請求項１３】
光放射を２つの部分に分割するために配される第１の結合点に光学的に接続される光放射源を提供し及び特定の波長帯内の光放射を放射するステップと、
前記第１の結合点に光学的に接続される基準経路を提供するステップと、
前記第１の結合点に光学的に接続される測定経路であって、反射された光放射に基づく測定のために配される測定ブランチに光学的に接続される光サーキュレーターを含む、測定経路を提供するステップとを含み、
前記基準経路及び前記測定経路は第２の結合点において光結合され、
光検出ユニットを提供し及び前記第２の結合点を介する前記基準経路及び前記測定経路からの結合された光放射から信号を取得するステップを更に含み、
前記測定経路は偏光依存光路長シフターを含み、前記偏光依存光路長シフターは前記測定経路において光放射の第１の偏光及び第２の偏光を誘導又は作成する機能を有し、前記第１の偏光は前記第２の偏光とは異なる、ＯＦＤＲデータを取得するための方法において、
前記偏光依存光路長シフターは、更に、前記測定経路における前記第１の偏光の光路長が、前記測定経路における前記第２の偏光の光路長と異なるという機能を有し、前記測定ブランチは、光ファイバー自身のセンシング長さに沿ったＯＦＤＲのための反射を提供する光ファイバーを含み、
前記偏光依存光路長シフターにおいて、前記第１の偏光と前記第２の偏光との間の反射スペクトルの重なりを避けるよう、前記反射スペクトルにおける前記第１の偏光と前記第２の偏光との間の光路長差が選択される、ＯＦＤＲデータを取得するための方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光学分析のためのシステムに関連し、より具体的には、本発明は、ＯＦＤＲ（光周波数領域リフレクトメトリ、optical frequency domain reflectometry）システム及びＯＦＤＲデータを取得するための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＯＦＤＲでは、波長可変レーザー源からの光が測定ファイバー、より一般的にはＤＵＴ（検査対象）に結合され、反射又は後方散乱光が基準経路を通ってきた同じ光源からの光と干渉させられることにより、ファイバー又はＤＵＴに関する情報が得られる。
【０００３】
ファイバーの測定に関して、レーザー源の周波数が経時的に線形にスイープされる場合、測定ファイバー上の単一の固定散乱点から来る光と基準光との間の干渉は、一定の周波数を有する検出器信号を作成し、この周波数は、光の測定経路に沿った伝搬時間と基準経路に沿った伝搬時間との差に比例する。光の伝搬速度及び基準経路の長さは既知なので、観測された周波数から散乱点の位置を計算することができる。
【０００４】
測定ファイバー内に複数の散乱体が存在する場合、検出器信号は、それぞれが対応する散乱体の位置を示す異なる周波数の重ね合せとなる。検出器信号のフーリエ変換（「散乱プロフィール」）が計算され、変換された信号の振幅及び位相のグラフでは、検出器信号内に存在する（異なる散乱体位置に対応する）異なる周波数の振幅及び位相が、グラフの横軸上の対応する位置において示される。 
【０００５】
散乱光の振幅及び位相は、ファイバーに作用する外的影響によって影響され得る。例えば、ファイバーが外部応力によって変形される場合、又はファイバーの温度が変化する場合、散乱プロフィールの位相及び／又は振幅に影響が見られる。ファイバーの散乱プロフィールを基準状態にある同じファイバーの散乱プロフィールと比較することにより、ファイバーに対する外的影響に関する情報をファイバーに沿った位置の関数として得ることができ、すなわち、ファイバーは分散センシングのために使用され得る。 
【０００６】
光ファイバーに応力がかけられると、例えば光ファイバーが曲げられると複屈折が生じ、これは通常、ファイバーを通る光の偏光状態を変化させる。また、ファイバーの異なる位置で散乱された光の検出器への到着時における偏光状態も異なる。したがって、センシングファイバーの特定の部分からの反射光は、検出器において、基準経路を経て検出器に到着する光の偏光状態と（ほぼ）直交する偏光状態を有し得る。結果として、かかるセンシングファイバーの特定の部分から来る干渉信号の強度は非常に低くなる。この「偏光フェージング」の問題に対する既知の解決策は、２つの偏光状態のための別々の検出器を備えた偏光ビームスプリッター（ＰＢＳ）の形態を通常は取る偏光別検出（polarization-diverse detection）である。 
【０００７】
複屈折ファイバーにおいて、屈折率は光の偏光状態に依存する。結果として、偏光別測定における検出器信号のフーリエ変換の位相は、測定ファイバー内に送られる光の入力偏光状態の変化に応じて異なる。ファイバー特性に対する外的影響の効果を正確に評価するためには、２つの測定を行わなければならず、第２の測定では、ファイバーに送られる光の入力偏光状態は第１の測定で用いられた偏光状態に対して直交にされる。このようにして、４つの検出器信号が得られる（２つの入力偏光状態ごとに２つの検出器信号）。これらの４つの信号のフーリエ変換から、基準状態の実効散乱プロフィールと比較されると、ファイバーに対する外的影響に関する所望の情報を位置の関数として提供する単一の実効散乱プロフィールが計算され得る。例えば、米国特許出願ＵＳ２０１１／０１０９８９８Ａ１を参照されたい。しかし、第１の測定と第２の測定との間の中間測定時間の長さは、場合によっては結果の信頼性に悪影響を及ぼし得る。同様に、単一の測定ではなく２つの測定への依存は、測定プロセスを信頼して繰り返すことができる実効レートを低下させるおそれがあり、例えば、１つの測定（すなわち、スキャン）が例えば誤った検出器信号のために不正な場合、波長キャリブレーション及び／又は線形化は不正確又は使用不能であり、この場合、測定プロセス全体を繰り返さなければならない。
【０００８】
ＷＯ２００７／１４９２３０は、２つの偏光状態が分析される偏光保持（ＰＭ）光ファイバーを開示する。ＰＭファイバー部分の第１及び第２のスペクトル応答が求められる。好適な一実装形態では、スペクトル応答はＯＦＤＲを用いて求められる。ＰＭファイバー部分の各偏光状態は、第１のスペクトル応答内に対応するスペクトル成分を有する。ＰＭファイバー部分の第１及び第２のスペクトル分析は、第１及び第２のスペクトル応答を用いて行われる。ＰＭファイバー部分のこれらのスペクトル分析に基づき、ファイバー部分に作用する第２の異なる物理的特性とは別の、ＰＭファイバー部分に作用する第１の物理的特性が求められる。ファイバー部分に作用する第１の物理的特性に関する出力信号は、例えば表示、更なる処理等のために提供される。
【０００９】
本発明の発明者は、改良されたＯＦＤＲシステムが有益であることを理解し、よって本発明を考案した。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
改良されたＯＦＤＲシステムを達成することは有益であろう。また、より速く且つ／又はより正確に機能するＯＦＤＲシステムを可能にすることは望ましかろう。一般的には、本発明は、上記問題の１つ以上を単独で又は任意の組み合わせで好適に緩和、軽減、又は排除することを試みる。具体的には、従来技術の上記又は他の問題を解決するシステム及び方法を提供することが、本発明の一課題として見られ得る。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
かかる課題の１つ以上に対してより優れたアプローチをするために、本発明の第１の側面では、
光放射を２つの部分に分割するために配される第１の結合点に光学的に接続される、特定の波長帯内の光放射を放射可能な光放射源と、
第１の結合点に光学的に接続される基準経路と、
第１の結合点に光学的に接続される測定経路であって、反射された光放射に基づく測定のために配される測定ブランチに光学的に接続される光サーキュレーターを含む、測定経路とを含み、
基準経路及び測定経路は第２の結合点において光結合され、
第２の結合点を介する基準経路及び測定経路からの結合された光放射から信号を取得可能な光検出ユニットを更に含み、
測定経路は、偏光依存光路長シフター（ＰＤＯＰＳ）を含み、偏光依存光路長シフターは、測定経路において光放射の第１の偏光（Ｐ１）及び第２の偏光（Ｐ２）を生じさせ又は作成する機能を有し、第１の偏光（Ｐ１）は第２の偏光（Ｐ２）とは異なり、
偏光依存光路長シフターは、更に、測定経路における第１の偏光（Ｐ１）の光路長が測定経路における第２の偏光（Ｐ２）の光路長と異なるという機能を有し、測定ブランチは、光ファイバー自身のセンシング長さに沿ったＯＦＤＲのための反射を提供する光ファイバーを含み、
偏光依存光路長シフター（ＰＤＯＰＳ）において、第１の偏光（Ｐ１）と第２の偏光（Ｐ２）との間の反射スペクトルの重なりを避けるよう、反射スペクトルにおける第１の偏光（Ｐ１）と第２の偏光（Ｐ２）との間の光路長差（ΔＰＤＯＰＳ）が選択される、ＯＦＤＲシステムが提供される。
【００１２】
本発明は、限定はされないが、特に、例えば入力偏光のための２つの測定が放射源の同じスキャン、例えばレーザースキャンにおいて実行され得る改良されたＯＦＤＲシステムを得るために好適である。これを可能にするために、放射を基準経路又はアーム及び測定経路又はアームにわたり分配するスプリッターと、測定ブランチ、例えばセンシングファイバーが取り付けられる測定経路内のサーキュレーターとの間に、（１）２つの偏光状態が作成又は誘導され、（２）測定経路内の光路長が２つの偏光状態で異なるよう、干渉計の測定ブランチに適切なコンポーネントが付加される。
【００１３】
従来、ＯＦＤＲシステムには複数の欠点があったことに留意されたい。
−第１に、２つの直交する入力状態のためのファイバー特性の測定は、２つの別々の測定を要する。これらの測定は時間的に分離されるため、例えば意図的なファイバーの動き、意図されない振動、温度変化等に起因するファイバー環境の変化が、２つの測定間に追加の差をもたらす。分析において、差はもっぱら入力偏光の変化に起因するとみなされ、２つの分離した測定の信号から計算された単一の実効散乱プロフィールにエラーが生じる。
−第２に、他の欠点は、測定の一部が破損する場合の実効更新レートに関する。レーザースキャンごとに２つの直交入力状態を交替させることにより、各新しいレーザースキャン及び前のスキャンから更新された単一の実効散乱プロフィールを計算することができる。しかし、何らかの影響（例えば、レーザーモードホップ、強い振動等）により単一の測定が不正な場合、２つの更新された実効散乱プロフィールを捨てなければならず、これは実効更新レートを下げる。
−第３に、従来技術の解決策と比較すると、２つの入力偏光の間でキャリブレーションに差が生じ得ないため、不正確さの潜在的なソースが排除されることは本発明の追加の利点である。
【００１４】
従来のＯＦＤＲ測定の実行方法と比べて、測定経路、特に測定ブランチにおける第１の偏光（ＰＩ）及び第２の偏光（Ｐ２）の効果を比較的短時間の間に測定できるため、これらの欠点は本発明によって緩和又は克服され得る。
【００１５】
本願のコンテキストにおいて、放射源の上記波長帯のスキャンは、限定はされないが、適切な区間内の波長の実質的に連続的な変化を含むと考えられ得ることを理解されたい。実践的な条件下では、更に、スキャンは、好ましくは固定次数で測定されると典型的には区間の一端から他端に均一に分布する比較的多数の波長としても考えられ得る。
【００１６】
本願のコンテキストにおいて、偏光依存光路長シフター（ＰＤＯＰＳ）からもたらされる第１及び第２の偏光の偏光差は、光学の当業者によって理解されるように、状況によっては、例えば偏光コントローラ（ｐｃ）によって生じ、また他の状況では、例えば偏光ビームスプリッター（ＰＢＳ）によって生じ得ることを理解されたい。
【００１７】
本願のコンテキストにおいて、光サーキュレーターは、第１のポートから入る放射又は光が第２のポートから出て、その後第２のポートを介して光サーキュレーターに再び入るときは、放射は第３のポートからサーキュレーターを出て、これにより第１のポートに入る放射と第３のポートから出る放射との間の分離を生じさせる非可逆的光学素子であることを理解されたい。光学における当業者は、本発明のコンテキストにおいて様々な適切な光サーキュレーターが適用され得ることを理解するであろう。
【００１８】
本願のコンテキストにおいて、光路長（ＯＰＬ）は、放射又は光が伝搬する媒体の幾何学的長さと屈折率の積として考えられ得ることを理解されたい。光路長は光の位相を決定し、光の伝搬に伴う干渉及び回折を支配するので、重要である。
【００１９】
本願のコンテキストにおいて、偏光、例えば第１及び第２の偏光は、状況及び本発明のアプリケーションに応じて、直線偏光、円偏光、又は楕円偏光であり得ることを理解されたい。
【００２０】
したがって、本発明は幅広い使用を容易化し得ることが想像される。 
【００２１】
本発明は、偏光別ＯＦＤＲ法を用いた分散センシングが使用され得るあらゆる分野に適用可能である。この技術によって測定され得る特性は、例えば歪み及び温度である。特に関心を持たれる一分野は、形状センシングのための、特に医用アプリケーションのためのヘリカルマルチコアファイバーのコアにおける歪みの同時測定であり得る。
【００２２】
また、ＯＦＤＲシステムの測定ブランチは、このような検出及び分析が要求される他の光学領域、例えばテレコミュニケーションにもアプリケーションを見つけ得る。 
【００２３】
特定の実施形態では、２、３、４、５、６、７、８、９、又はそれ以上の光ファイバー等、２つ以上の光ファイバーが存在してもよい。特定の実施形態では、１つ以上の光ファイバーは中央に配置され得る。特定の実施形態では、１つ以上の光ファイバーは、例えばらせん状に配置される等、周辺に配置され得る。他の特定の実施形態では、１つの中心光ファイバーが存在し、１つ以上の、例えば３つの周辺光ファイバー、例えば１つ以上の周辺光ファイバーがらせん状に配置される等され得る。一部の実施形態では、１つの光ファイバーが例えば形状センシングのために構成された複数の光コアを有し得る。
【００２４】
本発明の考えられる一利点は、第１の偏光（Ｐ１）と第２の偏光（Ｐ２）との間に重なりが存在しないため、第１及び第２の偏光に対応する結果の光学データが容易に識別可能であり得ることである。
【００２５】
他の実施形態によれば、光検出ユニットは、周波数領域でＯＦＤＲを実行して反射スペクトルを提供可能であり、偏光依存光路長シフターは、反射スペクトルにおける第１の偏光と第２の偏光との間の光路長差をファイバーのセンシング長さより大きくする、ＯＦＤＲシステムが提供される。特定の実施形態では、反射スペクトルにおける第１の偏光（Ｐ１）と第２の偏光（Ｐ２）との間の光路長差（Δ PDOS）は、ファイバーの上記センシング長さ（ls）より少なくとも１％、例えば５％、１０％、５０％、１００％、２００％大きい。反射スペクトルにおける第１の偏光（Ｐ１）と第２の偏光（Ｐ２）との間の光路長差（Δ PDOS）が上記ファイバーのセンシング長さ(ls)より大きいことの考えられる利点は、これが重なりを防ぐのに十分な路長差に相当することである。
【００２６】
他の実施形態によれば、第１の偏光及び第２の偏光は、実質的に直交し、内積により評価される、ＯＦＤＲシステムが提供される。一部の実施形態では、第１の偏光（Ｐ１）と第２の偏光（Ｐ２）との内積の絶対値は実質的にゼロ、例えば近ゼロ、例えばゼロ等である。非ゼロ値については、それより上ではシステムが適切に機能しない特定の閾値が定められ得る。好ましくは、第１の偏光（Ｐ１）と第２の偏光（Ｐ２）とのドット積はノーマライズされる。
【００２７】
他の実施形態によれば、特定の波長帯内の単一のスキャンの間に、第１及び第２の偏光が作成又は誘導され、光検出ユニットにおいて測定されるよう特定の波長帯内のスキャンが実行される、ＯＦＤＲシステムが提供される。これは、従来技術の解決策と比較して時間が節約され、信頼性及び／又は正確性が向上するので、特に有益である。
【００２８】
他の実施形態によれば、偏光依存光路長シフターは、基準経路内の偏光に干渉しないよう配置される、ＯＦＤＲシステムが提供される。
【００２９】
他の実施形態によれば、偏光依存光路長シフターは第１及び第２の光サブパスを定め、第１及び第２の光サブパスは、シフターに入るときに放射を第１及び第２の光サブパスに分離するビームスプリッターと、第１及び第２の光サブパスからの放射を結合するビームコンバイナーとによって定められる、ＯＦＤＲシステムが提供される。
【００３０】
他の実施形態によれば、シフターは、第１及び／又は第２の光サブパス内に１つ以上の偏光コントローラを含む、ＯＦＤＲシステムが提供される。
【００３１】
他の実施形態によれば、シフターは、第２の偏光とは異なる第１の偏光を作成又は誘導するためのファラデーミラーに光学的に接続されるサーキュレーターを含む、ＯＦＤＲシステムが提供される。
【００３２】
他の実施形態によれば、シフターは、ビームスプリッター及び／又はビームコンバイナー内に偏光ビームスプリッターを含む、ＯＦＤＲシステムが提供される。
【００３３】
他の実施形態によれば、シフターは、第１及び／又は第２の光サブパス内に偏光保持ファイバーを含む、ＯＦＤＲシステムが提供される。
【００３４】
他の実施形態によれば、第１の結合点は、偏光依存光路長シフターのビームスプリッターと光学的に統合され、例えば、１つ以上の共通の光学素子等を有する、ＯＦＤＲシステムが提供され、これは、コスト節約に関して有益であり得る。
【００３５】
本発明の第２の側面によれば、偏光依存光路長シフター（ＰＤＯＰＳ、ＰＤＦＳ）を有するＯＦＤＲシステムであって、偏光依存光路長シフターは、測定経路において光放射の第１の偏光（Ｐ１）および第２の偏光（Ｐ２）を誘導又は作成する機能を有し、第１の偏光（Ｐ１）は第２の偏光（Ｐ２）とは異なり、
偏光依存光路長シフターは、更に、測定経路における第１の偏光（Ｐ１）の光路長が測定経路における第２の偏光（Ｐ２）の光路長と異なるという機能を有し、
偏光依存光路長シフターは、関連するＯＦＤＲシステムと協力するよう適合され、ＯＦＤＲシステムは、
光放射を２つの部分に分割するために配される第１の結合点に光学的に接続される、特定の波長帯内の光放射を放射可能な光放射源と、
第１の結合点に光学的に接続される基準経路と、
第１の結合点に光学的に接続される測定経路であって、反射された光放射に基づく測定のために配される測定ブランチに光学的に接続される光サーキュレーターを含む、測定経路とを含み、
基準経路及び測定経路は第２の結合点において光結合され、
第２の結合点を介する基準経路及び測定経路からの結合された光放射から信号を取得可能な光検出ユニットを更に含む、偏光依存光路長シフターにおいて、
偏光依存光路長シフターは、更に、測定経路における第１の偏光（Ｐ１）の光路長が測定経路における第２の偏光（Ｐ２）の光路長と異なるという機能を有し、測定ブランチは、光ファイバー自身のセンシング長さ（ｌｓ）に沿ったＯＦＤＲのための反射を提供する光ファイバーを含み、
偏光依存光路長シフター（ＰＤＯＰＳ）において、第１の偏光（Ｐ１）と第２の偏光（Ｐ２）との間の反射スペクトルの重なりを避けるよう、反射スペクトルにおける第１の偏光（Ｐ１）と第２の偏光（Ｐ２）との間の光路長差（ΔＰＤＯＳ）が選択される、偏光依存光路長シフターを有するＯＦＤＲシステムが提供される。
【００３６】
本発明の第３の側面によれば、光放射を２つの部分に分割するために配される第１の結合点に光学的に接続される光放射源を提供し及び特定の波長帯内の光放射を放射するステップと、
第１の結合点に光学的に接続される基準経路を提供するステップと、
第１の結合点に光学的に接続される測定経路であって、反射された光放射に基づく測定のために配される測定ブランチに光学的に接続される光サーキュレーターを含む、測定経路を提供するステップとを含み、
基準経路及び測定経路は第２の結合点において光結合され、
光検出ユニットを提供し及び第２の結合点を介する基準経路及び測定経路からの結合された光放射から信号を取得するステップを更に含み、
測定経路は偏光依存光路長シフターを含み、シフターは測定経路において放射の第１の偏光及び第２の偏光を誘導又は作成する機能を有し、第１の偏光は第２の偏光とは異なる、ＯＦＤＲデータを取得するための方法において、
偏光依存光路長シフターは、更に、測定経路における第１の偏光（Ｐ１）の光路長が測定経路における第２の偏光（Ｐ２）の光路長と異なるという機能を有し、測定ブランチは、光ファイバー自身のセンシング長さ（ｌｓ）に沿ったＯＦＤＲのための反射を提供する光ファイバーを含み、
偏光依存光路長シフター（ＰＤＯＰＳ）において、第１の偏光（Ｐ１）と第２の偏光（Ｐ２）との間の反射スペクトルの重なりを避けるよう、反射スペクトルにおける第１の偏光（Ｐ１）と第２の偏光（Ｐ２）との間の光路長差（ｌｓ）が選択される、ＯＦＤＲデータを取得するための方法が提供される。
【００３７】
方法のステップが列挙される順番は不可欠ではないことを理解されたい。
【００３８】
通常、本発明の様々な側面は、本発明の範囲内において可能な任意の態様で組み合わせられ及び結合され得る。本発明の上記及び他の側面、特徴、及び／又は利点は、以下で述べられる実施形態を参照して説明され、明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
本発明の実施形態は、単なる例として以下の図面を参照して説明される。
【００４０】
【図１】図１は、本発明に係るＯＦＤＲシステムの概略的な実施形態を示す。
【図２】図２は、本発明に係る偏光依存光路長シフター（ＰＤＯＰＳ、ＰＤＦＳ）の実施形態（ａ〜ｆ）を示す。
【図３】図３は、本発明に係る複数のセンシングファイバーに適したＯＦＤＲシステムの概略的な実施形態を示す。
【図４】図４は、本発明に係る複数のセンシングファイバーに適したＯＦＤＲシステムの他の概略的な実施形態を示す。
【図５】図５は、長さlcの接続ファイバーを介してサーキュレーターに接続される長さlsのセンシングファイバーの散乱プロフィールの概略図を示す。
【図６】図６は、計算される散乱プロフィールに対する２つの偏光の寄与の相対位置のいくつかの例を示す。
【図７】図７は、図２（ａ）の実施形態に係るＰＤＯＰＳ又はＰＤＦＳを使用する図１に係る構成による測定のフーリエ変換（パワースペクトル）のグラフを示す。
【図８】図８は、３つ以上の出力偏光が要求されるＰＤＯＰＳ又はＰＤＦＳの３つの実施形態を示す。
【図９】図９は、本発明に係る方法のフローチャートを示す。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
図１は、分散センシングのために、偏光依存光路長シフター（ＰＤＯＰＳ）１０（又は、以下、パワースペクトルにおけるシフトのために偏光別周波数シフター（ＰＤＦＳ）と称される）が測定システム１００に組み込まれ得る態様の一例を示す。
【００４２】
キャリブレーションのために、レーザー光の一部が、レーザーがスキャンされる範囲内の非常に良く知られた波長の吸収線を含むガス（例えば、ＨＣＮ）で満たされた波長基準セルに送られる。また、レーザー光の一部は、スキャンを線形化するために用いられる信号を生成する補助干渉計（ＡＵＸと記される四角）に送られる。全ての検出器信号が信号取得システムによってデジタル化され、デジタル化された信号は更なる処理のためにコンピュータに送られる。
【００４３】
ファイバー上の散乱体位置と検出器信号の周波数との間の一対一の対応を確実にするために、スキャン線形化が要求される。線形化は複数の方法のうちのいずれかで実行され得る。補助干渉計からの信号は、フィードバックループにより、レーザー周波数を時間に線形依存させるために使用され得る。別の可能性は、補助干渉計からの信号を用いて、信号取得システムのサンプリング時点を定めることである。あるいは、全検出器信号は一定のレートでサンプリングされ得るが、補助干渉計からのデジタル化された信号は、正確に線形なスキャンに対応する補間された信号を計算するリサンプリングアルゴリズムへの入力として使用される。
【００４４】
ＰＤＦＳ１０は干渉計システム１００の測定アーム又はブランチ１７にのみ組み込まれ、よって第１のスプリッター１５の後に配置され、また、２つの偏光Ｐ１及びＰ２をセンシングファイバー２０に通さなければならないので、センシングファイバーに接続されるサーキュレーター１８の手前で測定アーム内に配置される。
【００４５】
通常、ＯＦＤＲシステム１００は、特定の波長帯、例えば１５３０〜１５５０ｎｍ内の光放射を放射可能な光放射源５、例えばレーザー等を含み、放射源は、放射を２つの部分、すなわち
−第１の結合点１５に光学的に接続される基準経路１６、及び
−第１の結合点１５に光学的に接続され、且つ、反射放射に基づく測定のために構成される測定ブランチ又はセンシングファイバー２０に光学的に接続される光サーキュレーターを含む測定経路１７
に分割するよう構成された第１の結合点又はスプリッター１５に光学的に接続される。
【００４６】
図１に示されるように、基準経路及び測定経路は第２の結合点２５において光結合される。
【００４７】
光検出ユニット３０は、第２の結合点２５を介する基準経路及び測定経路からの結合された光放射から、例えば検出器Ｄ１及びＤ２から信号を得ることができ、よって、測定ブランチ２０内の所望の特性を示す散乱プロフィールを得ることができる。
【００４８】
測定経路１７は偏光依存光路長シフター（ＰＤＯＰＳ、又は図中に示されるようにＰＤＦＳ）１０を含み、シフターは測定経路内の放射の第１の偏光Ｐ１及び第２の偏光Ｐ２を誘導し又は作成する機能を有する。第１の偏光Ｐ１は第２の偏光Ｐ２とは異なる。また、シフター１０は、更に、測定経路内の第１の偏光Ｐ１の光路長が、測定経路１７内の第２の偏光Ｐ２の光路長と異なるという機能を有する。
【００４９】
図２は、本発明に係る偏光依存光路長シフター（ＰＤＯＰＳ、ＰＤＦＳ）１０の実施形態（ａ〜ｆ）を示す。以下、図２に示されるＰＤＦＳの異なる実施形態の特性の簡略な説明を与える。
【００５０】
実施形態（ａ）は、光を２つのブランチにわたり分割するための分割要素として５０／５０スプリッターを有する。この分割要素は２つの直交偏光を作成しないので、この実施形態では、ブランチのうちの１つに、当該ブランチ内の偏光が結合要素への到着時に他方のブランチの偏光に対して直交になるよう偏光を変える追加要素が存在する。このための伝送において動作する偏光コントローラｐｃ（全ての図で略称「ｐｃ」が使用される）が使用される。この偏光コントローラは、方向が操作され得るファイバーの１つ以上のループからなり得るが、例えば電気−光材料の複屈折が電圧によって制御される又はファイバー複屈折が外部応力によって変更される（市販されている）偏光コントローラでもよい。２つのブランチからの光は、５０／５０コンバイナーにおいて結合される。偏光コントローラは、コンバイナーにおいて、他方のブランチからの偏光に対して直交な偏光状態を作成するよう調整される。しかし、コンバイナーは入ってくる偏光状態を変更しないので、２つの偏光状態は必ずしも直交する必要はなく、例えば、望まれる場合は、直線状態と円状態との組み合わせが作成されてもよい。コンバイナーは２つの出力ファイバーを有する。単一のファイバーのみのための測定システムでは、これらの出力ファイバーのうちの１つだけが必要であり、光の半分は失われるが、一例として４つのファイバー（又はマルチコアファイバーの４つのコア）を測定可能なシステムを示す図４に示されるように、複数のファイバーを同時に測定するよう設計されたシステムでは、両方の出力を使用することができる。
【００５１】
実施形態（ｂ）は、２つの直線偏光された直交偏光状態を作成するＰＢＳを分割要素として有する。これらの偏光状態が略等しい光パワーを有することを確実にするために、そのようになるよう、ＰＢＳの入力における偏光を調整しなければならない。図２では、このタスクを実行するために別個の偏光コントローラが示されているが、図２に示される例示的なシステムでそうであるように、レーザーとＰＤＦＳとの間でシステム内に別の偏光コントローラが既に存在する場合、この偏光コントローラは必要ない可能性がある。実施形態（ｂ）では、２つのブランチからの光を単一の出力ブランチに結合するために第２のＰＢＳが使用される。この実施形態の２つのブランチには偏光保持（ＰＭ）ファイバーが使用され、コンバイナーＰＢＳにおける２つのブランチの偏光状態がＰＢＳ軸に整合することを確実にする。コンバイナーとしてのＰＢＳの使用は、出力状態が直交し、直線偏光されることを暗示する。
【００５２】
実施形態（ｃ）は実施形態（ｂ）と類似するが、実施形態（ｃ）では、２つのブランチに標準的な単一モードファイバーが使用される。これらのファイバーは偏光を保持することを保証されないため、結合ＰＢＳへの到着時における２つのブランチの偏光状態はもはや直線ではなく、コンバイナーＰＢＳの偏光軸と整合しない可能性がある。コンバイナーＰＢＳは、出力ファイバー内では直線直交状態になるように２つのブランチから来る光の偏光状態を除去するが、パワーが失われるおそれがある。パワーロスを最小にするために、２つのブランチに偏光コントローラが設けられ得る（図中に点線で示す）。
【００５３】
実施形態（ｄ）は、光を２つのブランチにわたり分割するための分割要素として５０／５０スプリッターを有する。２つのブランチには標準的な単一モードファイバーが使用される。実施形態（ｄ）は、コンバイナーとしてＰＢＳを使用し、よって、２つのブランチの偏光状態が出力において常に２つの直線偏光直交状態になることを保証する。出力状態での光パワーは、ＰＢＳ軸の方向に関連して、コンバイナーＰＢＳにおける２つのブランチの偏光状態に依存し、パワートランスミッションは２つのブランチからの光が直線偏光であり、対応するＰＢＳ軸に対して平行な場合に最大になる。最大パワーを達成するために、２つのブランチは偏光コントローラを備え得る（図中に点線で示す）。あるいは、ブランチのうちの１つのみにおける偏光コントローラと、スプリッターの前の偏光コントローラとの組み合わせが使用され得る（図示なし）。後者の場合、図１に示される例示的なシステムでそうであるように、レーザーとＰＤＦＳとの間でシステム内に別の偏光コントローラｐｃが既に存在する場合、スプリッターの前の偏光コントローラは省かれ得る。
【００５４】
実施形態（ｅ）は、２つのブランチにわたり光を分割するための分割要素として５０／５０スプリッターを有する。ブランチのうちの１つでは、サーキュレーターに取り付けられたファラデーミラーによって偏光が直交状態に変更される。この実施形態では、２つのブランチの偏光状態の直交性を維持することをより容易にするために、スプリッターとサーキュレーターとの間、サーキュレーターと結合要素との間、及びスプリッターと結合要素との間に短い接続ファイバーを有することが好ましい。２つのブランチからの光は５０／５０コンバイナーにおいて結合される。実施形態（ａ）と同様に、コンバイナーは２つの出力ファイバーを有し、単一のファイバーのみのための測定システムではこれらの出力ファイバーのうちの１つのみが必要であり、光の半分が失われるが、図４に示されるように、複数のファイバーを同時に測定するために設計されたシステムでは、両方の出力が使用され得る。
【００５５】
実施形態（ｆ）は、２つのブランチにわたり光を分割するための分割要素として５０／５０スプリッターを有する点、及び、ブランチのうちの１つにおいて、偏光がサーキュレーターに取り付けられたファラデーミラーによって直交状態に変えられる点で実施形態（ｅ）に類似する。実施形態（ｆ）は、結合要素としてＰＢＳを使用する点で実施形態（ｅ）から異なる。パワーロスを最小化するために、サーキュレーター及びファラデーミラーを有さないブランチの偏光状態はコンバイナーにおいて直線且つＰＢＳ軸のうちの１つと平行であるべきであり、この場合、スプリッターとサーキュレーターとの間、サーキュレーターとＰＢＳとの間、及びスプリッターとＰＢＳとの間の接続ファイバーが偏光状態を大きく変えない程度に十分短く保たれれば、サーキュレーター及びファラデーミラーを含むブランチのコンバイナーにおける偏光状態は自動的に直線且つ他方のＰＢＳ軸に平行である。
【００５６】
図３は、本発明に係る複数のセンシングファイバーに適したＯＦＤＲシステム１００の概略的な実施形態を示す。図３は、複数の干渉計を使用してほぼ同じ長さの複数のファイバーを同時に測定するためにＰＤＦＳがどのようにシステム内に組み込まれ得るかの例を示す。まず、一次スプリッター１５が２つのブランチにわたり光を分割する。ブランチのうちの１つは全ての干渉計の基準アームの共通部分となり、一方、他方のブランチは全ての干渉計の測定アームの共通部分となる。二次スプリッター１５ａ及び１５ｂは、それぞれ、第１のスプリッター１５によって作成される測定ブランチ及び基準ブランチに挿入され、複数の干渉計を作成する。ＰＤＦＳは、全ての干渉計の測定アームの共通部分を構成するブランチ内であって、全ての干渉計の測定アーム内の第１のスプリッターとサーキュレーターとの間に配置される。図３では、ＰＤＦＳ１０は一次スプリッター１５と二次スプリッター１５ａとの間に配置され、よってＰＤＦＳによって作成される２つの偏光は全てのセンシングファイバー２０（１つのみが図示されている）に分配され、全ての測定アームについて２つの偏光状態間の路長差は同じである。全てのセンシングファイバーのセンシング部分の長さが同等な場合、これは望ましい状況である。センシングファイバーの長さが大きく異なる場合、その測定アームに接続されたセンシングファイバーの長さに適合された２つの偏光のための測定アームの路長差を作成できるよう、測定アームごとに別々のＰＤＦＳ（図示なし）を有することが望ましい可能性がある。後者の場合、各測定アーム内の各ＰＤＦＳの位置は、二次スプリッター１５ａとサーキュレーター１８との間である。
【００５７】
図４は、本発明に係る複数のセンシングファイバーに適したＯＦＤＲシステム１００の他の概略的な実施形態を示す。図４は、複数のファイバーを測定するための構成の他の例を示す。図４に示される構成は、２つの出力ファイバーを有するＰＤＦＳ実施形態に特に適する。この場合、ＰＤＦＳ１０は二次スプリッターの機能の一部を提供し得る。
【００５８】
１つ以上のファイバー２０のための測定システム内の１つ以上のＰＤＦＳの全ての実装形態に共通するのは、各ＰＤＦＳが、測定アーム１７内に一次スプリッター１５とサーキュレーター１８との間で配置されるということである。
【００５９】
屈折率の１単位の変化は干渉計の路長差の変化に対応し、
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に等しいことが示され、ここで、nは干渉計内の群屈折率であり、lcはレーザースキャンの所望の波長範囲の中心であり、Dlは所望の範囲である。離散フーリエ変換の出力は離散ビンの形態を取り、ビンはそれぞれの屈折率数によって称され得る。上述したように、これらのビンはファイバーに沿った位置に対応する。ゼロ周波数ビンは、後述するように、測定ブランチ及び基準ブランチの長さが等しいファイバー上の（仮想であり得る）点に対応する。反射において使用されるセンシングファイバーについては、路長差Dlはセンサファイバーに沿った位置変化Dz = Dl/2と等価であり、よって、ファイバー屈折率の単位変化はセンシングファイバーに沿った位置変化に対応し、次式に等しい。
0005829784.tif 000003
【００６０】
測定例では、lc = 1540 nm、Dl  = 20 nm 、及び
0005829784.tif 000004
であり、
0005829784.tif 000005
が得られる。したがって、約５００００〜１０００００のファイバー屈折率範囲を有するＦＢＧは、測定アームの長さが基準アームの長さに等しいセンシングファイバー上の点から２〜４ｍ離れたファイバー区間に相当する。 
【００６１】
図５は、長さlcの接続ファイバーを介してサーキュレーターに接続される長さlsのセンシングファイバーの散乱プロフィールの概略図を示す。また、これらは同じファイバーの異なる部分でもよく、センシング部分は使用用途によってのみ（レイリー散乱を使用する場合）、又は特別に処理されている（例えば、ＦＢＧ処理がされている）ことにより、接続部分から異なる。
【００６２】
センシングファイバーの散乱プロフィールに到達するために、測定された検出器信号の離散フーリエ変換（ＤＦＴ）が用いられる。フーリエ変換の隣接する点は、距離がDz離れているセンシングファイバー上の点に対応する（Dzは上記の等式（２）によって与えられる）。
【００６３】
計算されたフーリエ変換のゼロ周波数点（ファイバー屈折率＝０）は、干渉計の基準アームの長さと測定アームの長さとが等しいセンシングファイバー上の（仮想であり得る）点に相当する。Ｎ点のＤＦＴについては、最大周波数（ファイバー屈折率Ｎ／２）はゼロ周波数点から距離L離れたセンシングファイバー上の（仮想であり得る）点に相当し、ここでLは次式により与えられる。
0005829784.tif 000006
【００６４】
N/2+1 ... N-1の範囲内のファイバー屈折率を有する点は、負の周波数（negative frequencies）に相当する。一例では、N = 106及びDz = 40 μmであり、よってL = 20 mである。
【００６５】
測定システムのサーキュレーターに長さlcの接続ファイバーを介して取り付けられた長さlsのセンシングファイバーを考える。上記と同様に、これらは同じファイバーの異なる部分でもよく、センシング部分は使用用途によってのみ（レイリー散乱を使用する場合）、又は特別に処理されている（例えば、ＦＢＧが書き込まれている）ことにより、接続部分から異なる。センシングファイバー及び接続ファイバーの両方からの後方散乱光が検出器に到達し、最終的に計算される散乱プロフィールとなる。サーキュレーターの前、又はセンシングファイバーの物理的端部後の（仮想）位置からは、後方散乱光は検出器に到達しない。したがって、センシングファイバーを測定システムに接続するのにサーキュレーターを使用することは、接続ファイバー及びセンシングファイバーからの後方散乱光が、散乱プロフィール内の限られた範囲のスペースを占めることを保証する。図５は、等長点が接続ファイバーの始点から距離l0左に位置する場合の、接続ファイバー及びセンシングファイバーの計算される散乱プロフィールへの寄与を概略的に示す。測定アーム及び基準アームが等しい長さを有する（仮想）点は、接続ファイバーの始点から距離l0左に位置する。
【００６６】
図２の全てのＰＤＦＳ実施形態が、異なる長さの２つの光学サブパス又はブランチを有する。ＰＤＦＳの２つのブランチ間の長さの差は、干渉計の測定アームが、ＰＤＦＳによって作成される２つの偏光状態について異なる長さを有することをもたらす。結果として、検出器信号のフーリエ変換のゼロ周波数点は、ＰＤＦＳによって作成された第１の偏光状態のためのセンシングファイバー上の１つの点、及び、第２の偏光状態のためのセンシングファイバー上の別の点に対応し、又は換言すれば、センシングファイバーのあらゆる部分が、計算される散乱プロフィールにおいて、ＰＤＦＳによって作成される２つの異なる偏光状態の２つの異なる位置をもたらす。メートルで表されるこれらの位置間の距離は、DPDFS又はDPDOPSと称される。このシフトを生じさせるために要求されるＰＤＦＳの２つのブランチの間の長さの差（ブランチ２の長さ引くブランチ１の長さ）は、2DPDFSに等しい。ファイバー屈折率と位置との間の換算係数については、等式（２）を参照されたい。
【００６７】
２つの位置の間のシフトは、２つの偏光状態のいずれについてもセンシングファイバーから来るデータが汚染されないよう選択されるべきである。これは、最低でも、散乱プロフィールにおいて２つの偏光のセンシングファイバーデータが重ならないことを暗示し、次の条件を与える。
0005829784.tif 000007
【００６８】
シフトDPDFSがセンシングファイバーの長さlsよりわずかしか大きくない場合、偏光Ｐ１のセンシングファイバーデータは、偏光Ｐ２の接続ファイバーデータと重なる。センシングファイバーの散乱信号が接続ファイバーのレイリー散乱よりはるかに強い場合、これは許容され得るが、多くの場合、接続ファイバーデータは、重なるセンシングファイバーデータを汚染するのに十分強い接続部、ファイバースプライス等からのスプリアス反射を含む。この場合、又はセンシングファイバーからの信号と接続ファイバーからの信号の強度が同等な場合、一切の重なりを防ぐために、シフトDPDFSをより大きな値に増加させることが賢明であろう。
0005829784.tif 000008
【００６９】
図６は、計算される散乱プロフィールに対する２つの偏光の寄与の相対位置のいくつかの例を示す。
【００７０】
図６（ａ）は上記のケースを示す。図６に単に「２」と示される偏光Ｐ２のセンシングファイバーデータが負の周波数部分と重なり始めるため、シフトを任意に大きくすることはできない（この状況を等価に述べる方法は、「サンプリング密度が不十分になり、エイリアシングが生じ始める」であろう）。したがって、以下の条件も満たされなければならない。
0005829784.tif 000009
等式（５ａ）及び（５ｂ）は単一の等式に結合され得る。
0005829784.tif 000010
【００７１】
図６において単に「１」と示される偏光Ｐ１のゼロ周波数点を接続ファイバー内のどこかに配置することも可能であり、この場合、l0は負になる。重なりを防ぐため、この場合、等式（５ｃ）によって表される条件に加えて、次の条件が成立すべきである。
0005829784.tif 000011
【００７２】
より多くの可能性が存在する。センシングファイバー上の全点について、偏光Ｐ１については測定アームが基準アームより長い一方、偏光Ｐ２については測定アームが基準アームより短くなるよう、シフトDPDFSが負にされてもよい。この場合、偏光Ｐ２のデータはファイバー沿いに反転して現れる。DPDFSの大きさに応じて、２つの状況を区別することができる。
【００７３】
まず、偏光Ｐ２のセンシングファイバーデータが偏光Ｐ１のセンシングファイバーデータの右側に現れる場合、図６（ｂ）に示される状況が得られる。この場合、重なりを避けるために、次の条件が成立しなければならない（DPDFSは負であることに留意されたい）。
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【００７４】
ゼロ周波数点が接続ファイバー内に位置する場合、更に、等式（６）によって表される条件も成立しなければならない。
【００７５】
次に、l0が十分大きいと仮定すると、負のDPDFSの場合の別の可能性は、図６（ｃ）に示されるように、ゼロ周波数点以上の空のスペースに偏光Ｐ２のデータ部分を配置することである。しかし、ゼロ周波数点の直近にはＤＣインテンシティに関連する様々なノイズ寄与が位置するので、ここは避けるべきである。避けるべき領域の幅は、追加パラメータ
0005829784.tif 000013
によって考慮される。この場合、以下の条件が成立すべきである。
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【００７６】
図７は、図２（ａ）の実施形態に係るＰＤＯＰＳ又はＰＤＦＳを使用する図１に係る構成による測定のフーリエ変換（パワースペクトル）のグラフを示す。図７は、図２の実施形態（ａ）に係るＰＤＦＳが使用された、図１に係る発明を含むシステムによって実行された単一スキャン測定の計算された散乱プロフィールを示す。偏光Ｐ１については、ファイバーのセンシング部分は、散乱プロフィールにおいて（約）屈折率範囲５５０００〜１０５０００内に現れ、偏光Ｐ２については、屈折率範囲は約１８００００〜２３００００である。シフトΔPDFSは約１２５０００ファイバー屈折率又は約５ｍであり、これは、ＰＤＦＳのブランチ間の長さの差１０ｍに対応する。
【００７７】
図８は、３つ以上の出力偏光が要求されるＰＤＯＰＳ又はＰＤＦＳ１０の３つの実施形態（ｇ〜ｉ）を示す。上記では、センシングファイバーが２つの入力偏光についてのみ測定される必要があると仮定された。３つ以上の偏光、例えば直線偏光に加えて左右の円偏光が望まれる場合、それぞれが異なる長さを有する例えば４つの偏光状態を作成するようＰＤＦＳを拡張することができる。これらの状態を作成し得る実施形態のいくつかの例を図８に示す。当然ながらより多くの偏光が可能であり、本発明の基本原理が理解されれば、当業者の範囲内である。
【００７８】
図８（ｇ）では、図２からの第１の単一出力ＰＤＦＳの後に、ブランチの１つにおいて、適切に方向づけられた１／４波長板として事実上動作する偏光コントローラによって第１のＰＤＦＳから来る２つの直線偏光を左右の円偏光に変化させる第２のＰＤＦＳが続く。図示の実施形態は、図４に示されるように、４つのファイバーの同時測定用のシステムのために設計されている。測定が必要なファイバーがより少ない場合、鉛直方向の点線の右側へのカプラーは省かれ得る。
【００７９】
図８（ｈ）の実施形態は、図２（ａ）の実施形態に係るデュアル出力ＰＤＦＳと、ブランチの１つにおいて左右の円偏光を作成する１／４波長板として動作するセクションとの連結である。
【００８０】
図８（ｉ）の実施形態は、１ｘ４スプリッター及び隣り合う３つの円によって示される別々の偏光コントローラによって異なるブランチ長を有する４つの異なる偏光状態が作成される「力ずく（ｂｒｕｔｅ  ｆｏｒｃｅ）」アプローチである（この実施形態が使用される構成はＰＤＦＳの前に偏光コントローラを有すると仮定し、そうでない場合、４つのブランチ全てが偏光コントローラｐｃを有し得る）。この実施形態の利点はその柔軟性であり、所望の出力偏光状態がペアワイズに直交でない場合にも使用され得る。
【００８１】
図９は、本発明に係る方法のフローチャートを示す。より具体的には、図９は、ＯＦＤＲデータを取得するための方法９００を示し、当該方法は、
光放射を２つの部分に分割するよう構成される第１の結合点に光学的に接続される光放射源５を提供するステップＳ１と、特定の波長帯内の光放射を放射するステップＳ２と、
第１の結合点に光学的に接続される基準経路１６を提供するステップＳ３と、
反射された光放射に基づく測定のために構成される測定ブランチ２０に光学的に接続される光サーキュレーター１８を含み、第１の結合点に光学的に接続される測定経路１７を提供するステップＳ４とを含み、
基準経路及び測定経路は第２の結合点２５において光結合され、
光検出ユニット３０を提供するステップＳ５と、第２の結合点を介する基準経路及び測定経路からの結合された光放射から信号を取得するステップＳ６とを更に含み、
測定経路１７は、偏光依存光路長シフター（ＰＤＯＰＳ、ＰＤＦＳ）１０を含み、偏光依存光路長シフターは測定経路内の放射について第１の偏光Ｐ１及び第２の偏光Ｐ２を誘導又は作成する機能を有し、第１の偏光Ｐ１は第２の偏光Ｐ２とは異なり、
偏光依存光路長シフターは、更に、測定経路内の第１の偏光Ｐ１の光路長が測定経路内の第２の偏光Ｐ２の光路長と異なるという機能を有する。
【００８２】
要約すると、光放射が基準経路１６及び測定経路１７に放射され得るよう、光放射を２つの部分に分割するよう構成された第１の結合点１５を含むＯＦＤＲシステムが提供される。ＯＦＤＲシステムは、更に、第２の結合点２５を介する基準経路及び測定経路からの結合された光放射から信号を取得可能な光検出ユニット３０を含む。測定経路１７は、測定経路内の放射について第１の偏光（Ｐ１）及び第２の偏光（Ｐ２）を作成し得る偏光依存光路長シフター（ＰＤＯＰＳ、ＰＤＦＳ）１０を含み、測定経路において第１の偏光及び第２の偏光の光路長は異なる。これは、例えば入力偏光のための２つの測定が放射源の同じスキャンにおいて実行され得る改良されたＯＦＤＲシステムを得るために好適であり得る。
【００８３】
本発明を図面及び上記において詳細に図示及び記述してきたが、かかる図示及び記述は制限的ではなく説明的又は例示的であると考えられるべきであり、本発明は開示の実施形態に限定されない。当業者は、図面、開示、及び添付の特許請求の範囲を分析することにより、開示の実施形態の他の変形例を理解及び実施できる。特許請求の範囲において、「含む（又は備える若しくは有する等）」との用語は他の要素又はステップを除外せず、また、要素は複数を除外しない。特許請求の範囲又は明細書において、「第１のエンティティ、第２のエンティティ、及び第３のエンティティのうちの少なくとも１つ」なる言及は、第１のエンティティ、第２のエンティティ、及び第３のエンティティの各々が存在しなければならないことを必ずしも意味せず、よって、第２のエンティティのみが存在し、あるいは、第１のエンティティ及び第３のエンティティのみが存在し、より多くのエンティティについても同様である。単一のプロセッサ又は他のユニットが、請求項に記載される複数のアイテムの機能を果たし得る。単にいくつかの手段が互いに異なる従属請求項に記載されているからといって、これらの手段の組み合わせを好適に使用することができないとは限らない。コンピュータプログラムは、例えば、他のハードウェアと共に又はその一部として供給される光学記憶媒体又はソリッドステート媒体等の適切な媒体上で記憶／供給され得るが、他の形態、例えばインターネット又は他の有線若しくは無線テレコミュニケーションシステムを介して等によっても供給され得る。請求項内の如何なる参照符号もその範囲を限定するものとして解されるべきではない。
【要約】
光放射が基準経路１６及び測定経路１７内に放射され得るよう、光放射を２つの部分に分割するよう構成された第１の結合点１５を含むＯＦＤＲシステムが提供される。システムは、更に、第２の結合点２５を介する基準経路及び測定経路からの結合された光放射から信号を取得可能な光検出ユニット３０を含む。測定経路１７は、測定経路内の放射について第１の偏光Ｐ１及び第２の偏光Ｐ２を作成し得る偏光依存光路長シフター（ＰＤＯＰＳ、ＰＤＦＳ）１０を含み、測定経路において第１の偏光及び第２の偏光の光路長は異なる。これは、例えば入力偏光のための２つの測定が放射源の同じスキャンにおいて実行され得る改良されたＯＦＤＲシステムを得るために好適であり得る。【図４】
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【図６（ａ）】
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【図６（ｂ）】
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【図６（ｃ）】
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【図８】
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【図９】
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【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図５】
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【図７】
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